CN113892133B - 像素电路和像素控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供了能够结合光电传感器(502,602)和像素单元驱动电路(501,601)的简单结构快速控制像素的像素电路(5,6)和像素控制方法。像素单元驱动电路(501,601)包括：开关晶体管(T52)，用于切换待施加至数据线的数据信号；驱动晶体管(T53)，用于根据与所述数据信号对应的充电电压向有机发光二极管(OLED)提供驱动电流；补偿晶体管(T55)，用于补偿所述驱动晶体管(T53)的阈值电压；以及具有施加偏置电压的一端的光电传感器(502,602)，其中，所述开关晶体管(T52)是双栅极晶体管，所述双栅晶体管具有与所述光电传感器(502,602)的另一端连接的第一栅极，以及与所述补偿晶体管(T55)的栅极连接的第二栅极。

Description

像素电路和像素控制方法
技术领域
本公开涉及像素电路及用于其的像素控制方法，更具体地，涉及应用于有机EL显示器并结合光电传感器的像素电路，以及像素电路的控制方法。
背景技术
常规已知的有机电致发光(EL)显示器是使用有机发光二极管(OLED)作为显示元件且通过电流驱动OLED以发光的平板显示器。
一般地，在有机EL显示器的像素电路中，驱动晶体管使电流流向OLED，故驱动晶体管的特性很重要。用作驱动晶体管的薄膜晶体管(TFT)具有阈值电压不均匀的问题，并且即使输入相同的数据，也会产生不同的电流来引起亮度的变化。因此，各种像素单元驱动电路被设计用于补偿各个TFT的阈值电压的变化。目前，为每个像素提供6T1C(六个晶体管和一个电容)电路和7T1C(七个晶体管和一个电容)电路，用作便携式终端的OLED的像素单元驱动电路。因此，为实现一个像素的大量晶体管是使像素电路复杂化的一个因素。
进一步地，还可在图像传感器中，诸如安装在便携式终端上的CMOS传感器，使用多个晶体管，其将光转换成电信号。CMOS图像传感器包括有源像素传感器(APS)，其逐像素地增加信号的增益以提升光电传感器的信噪比(S/N比)。对于每个像素，APS的结构包括三个TFT：用于复位光电二极管(PD)的电压的晶体管、用于放大增益的晶体管、以及用于读取信号的晶体管。
在形成包括结合有光电传感器的像素电路的有机EL显示器的情况下，一个APS与OLED的单个像素相结合。由于像素电路被配置成通过诸如6T1C电路或7T1C电路的像素单元驱动电路与具有光电传感器的APS结构一起实现，因此，电路结构变得更复杂，由此需要更大的占用面积。这导致显示器的分辨率的降低。此外，当OLED的像素单元驱动电路和具有PD的APS结构各自占用资源时，需要花费时间来控制像素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种像素单元驱动电路，其电路结构简单，可用于降低包括该像素单元驱动电路的像素电路的复杂度。此外，在本发明中，提供一种能够利用光电传感器迅速地控制子像素的像素控制方法。
根据第一方面，提供了一种像素电路，具有：开关晶体管，用于切换待施加至数据线的数据信号；驱动晶体管，用于根据与所述数据信号对应的充电电压向有机发光二极管(OLED)提供驱动电流；补偿晶体管，用于补偿所述驱动晶体管的阈值电压，
所述像素电路包括具有施加偏置电压的一端的光电传感器，
其中，所述开关晶体管是具有与所述光电传感器的另一端连接的第一栅极，以及与所述补偿晶体管的栅极连接的第二栅极的双栅极晶体管。
第一方面允许在不降低实现效率的情况下，在像素电路中实现具有期望的灵敏度的光电传感器。
根据第一方面一种可能的实现方式，对所述第二栅极施加用于使所述双栅极晶体管导通的扫描信号，以对施加至所述数据线的所述数据信号充电，且对所述第二栅极施加自适应控制的扫描信号，以从所述数据线读取来自所述光电传感器的信号。
根据该实现方式，所述双栅极晶体管用作从所述光电传感器读取信号的读取晶体管，还用作放大信号的放大晶体管，能够保证快速读取来自OLED和光电传感器的组合中的光电传感器的信号。
根据第一方面一种可能的实现方式，所述自适应控制的扫描信号为具有高电平和低电平之间的电平的电压，从而所述第二栅极的电压根据所述光电传感器存储的电荷而变化，且根据施加至所述第一栅极的电压的电流流过所述数据线。
根据第一方面一种可能的实现方式，所述自适应控制的扫描信号根据环境光的强度控制。
根据该实现方式，所述光电传感器可用作不受周围环境光影响的高灵敏度的光电传感器。
根据第二方面，提供了用于第一方面的像素电路的像素控制方法，
所述方法包括：
使所述双栅极晶体管用作用于切换所述数据信号的开关；以及
使所述双栅极晶体管用作所述光电传感器的放大器，以从所述数据线读取来自所述光电传感器的信号。
第二方面允许在不降低实现效率的情况下将光电传感器实现于像素电路中，并且还确保从所述光电传感器获得期望的灵敏度。
根据第二方面一种可能的实现方式，使所述双栅极晶体管用作用于切换所述数据信号的开关，将用于导通所述双栅极晶体管的扫描信号施加至所述第二栅极，以对施加至所述数据线的所述数据信号充电。
根据第二方面一种可能的实现方式，所述从所述数据线读取来自所述光电传感器的信号，向所述第二栅极施加具有高电平和低电平之间的电平的电压，从而所述第二栅极的电压根据所述光电传感器存储的电荷而变化，且根据施加至所述第一栅极的电压的电流流过数据线。
根据该实现方式，所述双栅极晶体管用作从所述光电传感器读取信号的读取晶体管，还用作放大信号的放大晶体管，且能够保证快速读取来自OLED和光电传感器组合中的光电传感器的信号。
根据第二方面一种可能的实现方式，所述从所述数据线读取来自所述光电传感器的信号，向所述第二栅极施加根据环境光的强度自适应控制的扫描信号。
根据该实现方式，所述光电传感器可用作不受周围环境光影响的高灵敏度的光电传感器。
根据第三方面，提供了一种显示设备，包括多个像素单元和盖板，所述多个像素单元均位于所述盖板的同一侧，其中，每个像素单元包括上述像素电路。
附图说明
图1为在OLED中作为像素单元驱动电路使用的6T1C电路的结构示例图；
图2为像素单元驱动电路工作时的时序图；
图3为使用7T1C电路结构的像素单元驱动电路的结构示意图；
图4为具有光电传感器的APS的结构示意图；
图5为n型双栅极晶体管的结构示意图和电压v.s.电流特性图；
图6为根据本发明实施例的3D-APS的结构示意图；
图7为根据本发明实施例的像素单元驱动电路的结构示意图；
图8为像素单元驱动电路工作时的时序图；
图9为像素单元驱动电路工作时各个节点处的电压的示意图；
图10为像素单元驱动电路的OLED初始化阶段的等效电路图；
图11为像素单元驱动电路的OLED写入阶段的等效电路图；
图12为像素单元驱动电路在OLED发光阶段的等效电路图；
图13为像素单元驱动电路在PD读取阶段的等效电路图；
图14为用于描述APS的PD读取阶段的控制方法的示意图；
图15为根据另一实施例的像素单元驱动电路的结构示意图；
图16为根据本发明实施例的PD读取电路的结构示意图；以及
图17为PD读取电路的列放大电路的结构示意图。
具体实施方式
(像素单元驱动电路)
首先，参考图1至图4描述本实施例的工作原理。
图1为在OLED中作为像素单元驱动电路使用的6T1C电路的结构示例图。该像素单元驱动电路1驱动并控制每个像素单元的像素；在以下描述中一个子像素对应一个像素单元。该像素单元驱动电路1包括一个OLED 31、六个晶体管T11至T16以及一个电容C11。一个OLED 31对应构成一个像素的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)子像素中的一种颜色的子像素。
像素单元驱动电路1包括开关晶体管T12，用于响应施加至第n扫描线的扫描(栅极)信号Gate(n)，切换施加至对应数据线的电压电平Vdata的数据信号。像素单元驱动电路1还包括根据经由开关晶体管T12输入至驱动晶体管T13的数据信号对应的充电电压为OLED31提供驱动电流的驱动晶体管T13，以及用于补偿驱动晶体管T13的阈值电压的补偿晶体管T15。像素单元驱动电路1还包括用于存储施加至驱动晶体管T13的栅极的数据信号的电容C11以及发出与所施加的驱动电流相对应的光的OLED 31。
进一步地，像素单元驱动电路1包括用于响应发射信号Em将电源电压Vdd供应至驱动晶体管T13的开关晶体管T11，以及用于响应发射信号Em将经由驱动晶体管T13输入的驱动电流供应至OLED 31的开关晶体管T16。晶体管T11至T16被配置为p型薄膜晶体管(TFT)。
开关晶体管T12具有栅极、源极和漏极，该栅极施加有施加于对应扫描线的第n扫描信号Gate(n)，该源极施加有施加于对应数据线的电压电平Vdata的数据信号，该漏极与驱动晶体管T13的源极连接。
驱动晶体管T13具有与电容C11的一端连接的栅极，以及经由开关晶体管T16与OLED 31的阳极端连接的漏极。补偿晶体管T15具有与驱动晶体管T13的栅极连接的漏极，与驱动晶体管T13的漏极连接的源极，以及施加扫描信号Gate(n)的栅极。高电平电源电压Vdd由相应电源供应到电容C11的另一端。
开关晶体管T11具有施加发射信号Em的栅极，通过相应的电源电压线施加电源电压Vdd的源极，以及与驱动晶体管T13的源极连接的漏极。开关晶体管T16具有施加发射信号Em的栅极，与驱动晶体管T13的漏极连接的源极，以及与OLED 31的阳极端连接的漏极。OLED31具有与电压Vss的电源连接的阴极端。
进一步地，像素单元驱动电路1包括复位晶体管T14，其用于响应施加至紧接在第n扫描线之前的第(n-1)扫描线的扫描信号Gate(n-1)，初始化存储在电容C11中的数据信号。复位晶体管T14具有施加扫描信号Gate(n-1)的栅极，与电容C11的一端连接的源极，以及施加初始化电压Vinit的漏极。
图2为图1所示的像素单元驱动电路1工作时的时序图。在初始化阶段，第(n-1)扫描信号Gate(n-1)为低电平，第n扫描信号Gate(n)和发射信号Em为高电平。低电平扫描信号Gate(n-1)导通复位晶体管T14，高电平扫描信号Gate(n)和发射信号Em关断其他晶体管T11至T13、T15和T16。因此，电容C11中存储的数据信号被初始化，从而初始化驱动晶体管T13的栅极电压。
接着，在预充电阶段，扫描信号Gate(n-1)为高电平，扫描信号Gate(n)为低电平，发射信号Em为高电平。复位晶体管T14关断，低电平扫描信号Gate(n)导通补偿晶体管T15和开关晶体管T12，发射信号Em关断开关晶体管T11和T16。因此，施加至对应数据线的电压电平Vdata的数据信号被施加至驱动晶体管T13的源极，驱动晶体管T13的栅极电压经由补偿晶体管T15稳定在Vdata+Vth(Vth为驱动晶体管T13的阈值电压)，且将稳定的电压存储在电容C11中，从而完成预充电操作。
在发光阶段，扫描信号Gate(n-1)为高电平，在扫描信号Gate(n)变高之后发射信号Em变低。低电平发射信号Em导通开关晶体管T11和T16，高电平扫描信号Gate(n-1)关断复位晶体管T14，高电平扫描信号Gate(n)关断补偿晶体管T15和开关晶体管T12。因而，Vdd被施加至驱动晶体管T13的源极，驱动晶体管T13的栅极-源极电压Vgs变为：
Vgs＝Vdata+Vth-Vdd，
流过OLED 31的电流I由下式给出：
I＝k·(Vgs-Vth)2
＝k·(Vdata+Vth-Vdd-Vth)2
＝k·(Vdata-Vdd)2
使得不依赖阈值电压的电流流过OLED 31，使OLED 31发光。
图3为使用7T1C电路结构的像素单元驱动电路的结构示意图。像素单元驱动电路3包括开关晶体管T22，用于响应施加至第n扫描线的扫描信号Gate(n)，切换施加至对应数据线的电压电平Vdata的数据信号。像素单元驱动电路3还包括根据经由开关晶体管T22输入至驱动晶体管T23的数据信号对应的充电电压为有机EL元件提供驱动电流的驱动晶体管T23，以及用于补偿驱动晶体管T23的阈值电压的补偿晶体管T25。像素单元驱动电路3还包括电容C21，用于存储施加至驱动晶体管T23的栅极的电压电平的数据信号，以及发出与所施加的驱动电流对应的光的有机EL元件OLED 21。
此外，像素单元驱动电路3包括开关晶体管T21，用于响应发射信号Em将电源电压Vdd供应至驱动晶体管T23，以及开关晶体管T26，用于响应发射信号Em经由驱动晶体管T23将驱动电流供应至OLED 21。像素单元驱动电路3还包括复位晶体管T24，用于响应施加至紧接在第n扫描线之前的第(n-1)扫描线的扫描信号Gate(n-1)，初始化存储在电容C21中的数据信号。像素单元驱动电路3还包括复位晶体管T27，其具有与初始化电压Vinit连接的源极，与扫描信号Gate(n-1)连接的栅极，以及与OLED 21连接的漏极。晶体管T21至T27被配置为p型薄膜晶体管(TFT)。
在图1和图3所示的像素单元驱动电路中，为实现一个像素的大量晶体管成为电路复杂化的因素。
(APS)
图4为具有光电传感器的APS的结构示意图。针对每个子像素，APS 4包括三个TFT：复位晶体管T41，用于复位光电二极管(PD)42的电压；放大晶体管T43，用于放大来自PD 42的信号的增益；以及读取晶体管T44，用于读取信号。PD 42通过受光侧的P型半导体层和衬底侧的n型半导体层形成pn结。当对pn结施加反向偏压时，由于其几乎不具有载流子pn结成为耗尽层。当具有比半导体的带隙的能量大的能量的光照射在耗尽层附近时，产生载流子。PD 42通常可被配置为PIN光电二极管。PIN光电二极管包括三层，即P+-Si(P掺杂硅)层、i-Si(本征硅)层、n+-Si(n掺杂硅)层，电极设置在该层结构之间。在PIN光电二极管情况下，i层的存在加宽了当施加反向偏压时获得的耗尽层的宽度，从而允许在高反向偏压下使用PIN光电二极管。宽耗尽层中的高反向偏压快速移动载流子，从而提高响应速度。
在APS 4的复位阶段，复位晶体管T41用作用于复位浮动融合至Vr的开关，在这种情况下，浮动融合表示为放大晶体管T43的栅极。放大晶体管T43具有通过栅极的电压改变电流来放大信号的能力。在图4所示的例子中，当栅极电压变低时，电流容易流动。当来自复位信号线的复位信号Reset使复位晶体管T41导通时，PD 42与电压Vr的电源连接，以对初始电荷充电。然后，在读取阶段，关断复位晶体管T41，并且通过光照射在PD 42上暗电流(darkcurrent)增加，使得存储的初始电荷放电。此时，PD 42的阴极端上的电位根据光强度而变化，使得放大晶体管T43放大从电源电压Vdd的电源流出的信号并将该信号提供给第j列线Column(j)。读取晶体管T44允许读取电子电路读取像素阵列的单个行。
当使用图1所示的6T1C电路或图3所示的7T1C电路的像素单元驱动电路，和具有图4所示的光电传感器的APS在有机EL显示器的单个子像素中一起实现时，电路结构因此变得复杂。这种复杂性需要更多的占用面积，从而降低显示器的分辨率。
(双栅极晶体管)
在具有光电传感器的APS结构中，可以使用双栅极晶体管作为放大来自光电二极管(PD)的信号的增益的放大晶体管。如图5A所示，n型双栅极晶体管具有顶栅极TG和底栅极BG。当顶栅极TG的容值和阈值电压分别等于底栅极BG的容值和阈值电压时，可以允许单栅极晶体管两倍的漏极电流ID流动。因此，当需要相同的漏极电流ID时，与单栅极晶体管相比，双栅极晶体管可以具有较低的栅极电压并且可以降低功耗。
栅极电压VG_t施加至顶栅极TG，当底栅极BG的栅极电压VG_b在负方向上增加，如图5B所示，VG_t-ID曲线在正方向上偏移。另一方面，当栅极电压VG_b在正方向上增加时，VG_t-ID曲线在负方向上偏移。即，在施加栅极电压VG_t时，漏极电流ID可以由栅极电压VG_b控制。
(3D-APS)
根据本实施例，双栅极晶体管在像素单元驱动电路和APS结构的组合中使用，以使结构更加简单。双栅极晶体管既用于OLED中的信号传递又用于PD信号的放大。在本实施例中，例如可以使用由双栅极晶体管和APS结构的光电二极管构成的三维有源像素传感器(3D-APS)。
图6示出了根据本发明实施例的3D-APS的结构。图6示出了针对有机EL显示器的单个子像素组合一个APS的情况。图6示出了OLED 100，用于为OLED 100提供驱动电流的驱动晶体管110，APS结构的PIN光电二极管(PD)120，以及用于从PD 120读取信号的双栅极晶体管130。
双栅极晶体管具有分别设置在由多晶硅(poly-Si)层131形成的沟道的顶侧和底侧上的顶栅极132和底栅极133。顶栅极132与PD 120的阳极电极124连接。PD 120是包括p+-Si层121、i-Si层122和n+-Si层123的PIN-PD。驱动晶体管110是仅具有在由多晶硅层111形成的沟道的顶侧上的顶栅极112的单栅极晶体管。
将PD 120直接设置在双栅极晶体管130上方减小了3D-APS的实现区域，还改善了由双栅极晶体管130提供的放大因子。因而，在有机EL显示器的像素电路中实现APS时，APS结构能够在不降低像素电路的实现效率的情况下，用作提供期望的灵敏度的光电传感器。
(7T1C+APS)
图7为根据本实施例的包括像素单元驱动电路501和光电传感器502的组合的像素电路5的结构示意图。像素单元驱动电路501采用图3所示的7T1C电路，对驱动晶体管的阈值电压Vth进行补偿。
像素单元驱动电路501包括开关晶体管T52，用于响应施加至第n扫描线的扫描(栅极)信号Gate(n)，切换施加至对应数据线的电压电平Vdata的数据信号。像素单元驱动电路501还包括根据经由开关晶体管T52输入至驱动晶体管T53的数据信号对应的充电电压为OLED59提供驱动电流的驱动晶体管T53，以及用于补偿驱动晶体管T53的阈值电压的补偿晶体管T55。像素单元驱动电路501还包括用于存储施加至驱动晶体管T53的栅极的数据信号的电容C51，以及发出与所施加的驱动电流对应的光的OLED 59。
此外，像素单元驱动电路501包括开关晶体管T51，用于响应发射信号Em将5V的电源电压Vdd供应至驱动晶体管T53，以及开关晶体管T56，用于响应发射信号Em将由驱动晶体管T53提供的驱动电流提供给OLED 59。像素单元驱动电路501还包括复位晶体管T54和T57，用于响应施加至紧接在第n扫描线之前的第(n-1)扫描线的扫描信号Gate(n-1)，初始化存储在电容C51中的数据信号。晶体管T51至T57被配置为p型薄膜晶体管(TFT)。
开关晶体管T52是双栅极晶体管，具有与PD 58的阳极端连接的顶栅极(第一栅极)和经由对应的第二扫描线与像素单元驱动电路501连接的底栅极(第二栅极)。在像素单元驱动电路501中，开关晶体管T52的源极施加有施加于对应数据线的电压电平Vdata的数据信号，其漏极与驱动晶体管T53的源极连接。此外，如稍后将描述的，作为双栅极晶体管的开关晶体管T52也用作从PD 58读取信号的读取晶体管和放大信号的放大晶体管。
驱动晶体管T53具有与电容C51的一端连接的栅极，以及经由开关晶体管T56与OLED 59的阳极端连接的漏极。补偿晶体管T55具有与驱动晶体管T53的栅极连接的漏极，与驱动晶体管T53的漏极连接的源极，以及施加扫描信号Gate(n)的栅极。5V的电源电压Vdd从相应的电源供应至电容C51的另一端。
开关晶体管T51具有施加发射信号Em的栅极，通过相应的电源电压线施加电源电压Vdd的源极，以及与驱动晶体管T53的源极连接的漏极。开关晶体管T56具有施加发射信号Em的栅极，与驱动晶体管T53的漏极连接的源极，以及与EL元件OLED 59的阳极端连接的漏极。EL元件OLED 59的阴极端与电压Vss为-2V的电源连接。
复位晶体管T54具有施加扫描信号Gate(n-1)的栅极，与电容C51的一端连接的源极，以及施加初始化电压Vinit的漏极。复位晶体管T57具有与初始化电压Vinit为1V的电源连接的源极，与扫描信号Gate(n-1)连接的栅极，与OLED 59的阳极端连接的漏极。
接着，参考如图8和图9示出的各节点的电压的时序图，将对图7所示的像素电路5所执行的像素控制方法的流程进行说明。根据本实施例，控制阶段包括像素单元驱动电路501初始化像素单元的初始化阶段、用于驱动像素单元的电压被预充电的写入阶段、针对OLED 59的发光阶段以及用于读取PD 58的读取阶段。
在初始化阶段(Initializing)，扫描信号Gate(n-1)为低电平，扫描信号Gate(n)和发射信号Em为高电平。此外，PD 58的阴极端的偏置电压VPD为高电平，其阳极端的电位接近低电平。低电平扫描信号Gate(n-1)使复位晶体管T54和T57导通，高电平扫描信号Gate(n)和发射信号Em使其他晶体管T51至T53、T55和T56关断。因此，像素单元驱动电路501采用如图10所示的电路结构，使得电容C51中存储的数据信号被初始化，从而使初始化电压Vinit施加至驱动晶体管T53的栅极(节点N1)。因此，复位晶体管T57导通，使得初始化电压Vinit也施加至OLED 59的阳极端(节点N4)。
接着，在OLED写入阶段(Programming)，扫描信号Gate(n-1)为高电平，扫描信号Gate(n)为低电平，发射信号Em为高电平。进一步地，PD 58的阳极端的电位为低电平。因此，复位晶体管T54和T57关断，开关晶体管T51和T56关断，补偿晶体管T55和驱动晶体管T53导通。扫描信号Gate(n)也使开关晶体管T52导通，发射信号Em使开关晶体管T51和T56关断，使得像素单元驱动电路501采用如图11所示的电路结构。因此，待施加至对应数据线的电压电平Vdata的数据信号被施加至驱动晶体管T53的源极(节点N2)，驱动晶体管T53的栅极(节点N1)的电压稳定为Vdata-Vth，其中Vth是驱动晶体管T53的阈值电压。然后，在电容C51中存储与栅极电压Vdata-Vth对应的电荷，完成预充电操作。
接下来，在发光阶段(Emitting)，扫描信号Gate(n)为高电平，在扫描信号Gate(n-1)变高之后，发射信号Em变低。PD 58的阳极端处的电位变低。因此，低电平发射信号Em使开关晶体管T51和T56导通，高电平扫描信号Gate(n-1)关断复位晶体管T54和T57，高电平扫描信号Gate(n)关断补偿晶体管T55和开关晶体管T52，使得像素单元驱动电路501具有如图12所示形成的电路结构。因此，根据输入到驱动晶体管T53的栅极的数据信号对应的充电电压(Vdata-Vth)产生的驱动电流经由晶体管T53提供给OLED 59，从而使OLED 59发光。即，不依赖于TFT的阈值电压的电流流过OLED 59，使得OLED 59发光。
最后，执行PD 58的读取(PD reading)。在PD读取阶段(Readout)，扫描信号Gate(n-1)为高电平。同时，提供给开关晶体管T52的底栅极(第二栅极)的扫描信号Gate(n)的脉冲电平被自适应地控制为低电平和高电平之间的中间电平(在下文中，称为“中间电平Vbias”)。此外，发射信号Em为低电平，PD 58的阳极端的电位接近高电平。复位晶体管T54和T57关断，开关晶体管T51和T56由发射信号Em导通。因此，像素单元驱动电路501采用如图13所示的电路结构，使得通过向PD 58照射光而存储的初始电荷对应的电压施加至顶栅极。由于此时通过扫描信号Gate(n)向开关晶体管T52施加中间电压，电源电压Vdd的电源向数据线Data提供根据顶栅极处的电压的电流。
根据本实施例，如上所述，OLED和APS的组合，可以快速地执行PD的复位和读取。
(读取PD)
根据本实施例，如上所述，使用三维有源像素传感器(3D-APS)。参见图14，将描述3D-APS的PD读取阶段(Readout)的控制方法。光电传感器受到周围环境光的影响，在诸如3D-APS的高度灵敏的光电传感器的情况下引起以下问题。
经由PD 58向晶体管T52(其为双栅极晶体管)的顶栅极TG施加预定的栅极电压VG_t。顶栅极TG的栅极电压VG_t根据在PD 58处接收的光量而变化。此时，如图14A所示，当OLED开启时(当在PD 58处接收的光量大时)，漏极电流ID变为最大，当OLED关闭时(当在PD58处接收的光的量小时)，漏极电流ID变为最小，且底栅极BG的栅极电压VG_b(Vbias)被设置为使得漏极电流ID根据在PD 58处接收的光量在最大漏极电流ID点和最小漏极电流ID点之间变化的电平。
在周围环境光的强度如天气晴朗时室外一样强的情况下，而当顶栅极TG的栅极电压VG_t变高时，底栅极BG的栅极电压VG_b的上述设置阻止PD 58检测除了环境光之外的光(如图14B)。
考虑到该问题，根据本实施例，如图14C所示，底栅极BG的栅极电压VG_b根据周围环境光的强度自适应地改变。具体地，根据来自与像素电路分开实现的光电传感器的信号来设置栅极电压VG_b(Vbias)以监视环境光。通过此方式，光电传感器不受周围环境光的影响，且可用作高敏感的光电传感器。
尽管在本实施例中，以7T1C+APS为例进行说明，但像素电路可以采用6T1C+APS，或者其他像素单元驱动电路可以使用双栅极晶体管作为用于切换施加至数据线的数据信号的开关晶体管，使得双栅极晶体管用作用于从光电传感器读取信号的读取晶体管以及用于放大信号的放大晶体管。
(另一实施例)
图15示出了根据另一实施例的像素单元驱动电路的结构。根据上述实施例，作为像素电路的7T1C电路配置有p型薄膜晶体管(TFT)。包括像素单元驱动电路601和光电传感器602的组合的像素电路6可配置有n型TFT。如图15所示，像素单元驱动电路601和光电传感器602中的晶体管的电极与图7所示的7T1C电路的晶体管的电极相反。
(快门功能)
进一步地，将描述后处理电路中的快门功能，后处理电路处理从PD 58读取的信号以克服由环境光引起的问题。图16示出了根据本发明实施例的PD读取电路的结构。
从像素电路71的PD 58读取的信号(Vdata)在有机EL显示器的面板内实现的复用器(Mux)72中被平滑化，然后通过前端放大器(AFE)73被放大，然后被输入到采样电路(CDS)74。CDS 74将输入信号与没有输入光时的参考信号进行比较以转换测量信号的电平。由CDS74转换的信号由模数转换器(ADC)75转换成数字信号，进而输出。
根据快门功能的第一示例，改变CDS 74中的采样率以根据环境光的光强度来降低信号电平。即，随着环境光的强度变强，CDS 74的开关的导通时间更短以使脉冲宽度变窄，采样周期更短，从而降低信号电平。
根据快门功能的第二示例，AFE 73的采样周期或耦合电容(C1b)根据环境光的强度而改变。即，与CDS 74的情况一样，随着环境光的强度变强，开关VSEN EN的导通时间更短以使脉冲宽度变窄，且使采样周期更短，从而降低信号电平。通过改变耦合电容(C1b)的电容值，使振幅增益降低，从而降低信号电平。
根据快门功能的第三示例，Mux 72中的各数据线使用列放大电路，且根据环境光的强度来改变列放大器的采样周期或耦合电容。图17示出了PD读取电路中的列放大电路的示例。当开关CL、FF和FBD闭合时，除了电源电压VC，节点A变为列放大电路的偏移电压VOF的电压。当开关SHS断开时，信号EL的读取电压Vsig变为复位电压Vrst。再者，开关SHS闭合且开关FBA闭合，节点A的输出仅取决于复位电压Vrst、读取电压Vsig和电源电压VC，然后抵消偏移电压VOF。根据该列放大电路，可以防止信号EL饱和。
以上所述，仅为本发明的具体实现方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种像素电路，包括：开关晶体管，用于切换待施加至数据线的数据信号；驱动晶体管，用于根据与所述数据信号对应的充电电压向有机发光二极管提供驱动电流；以及补偿晶体管，用于补偿所述驱动晶体管的阈值电压，所述像素电路包括：
具有施加偏置电压的一端的光电传感器，
其中，所述开关晶体管是双栅极晶体管，所述双栅极晶体管具有与所述光电传感器的另一端连接的第一栅极，以及与所述补偿晶体管的栅极连接的第二栅极，
其中，对所述第二栅极施加用于使所述双栅极晶体管导通的扫描信号，以对施加至所述数据线的所述数据信号充电，且对所述第二栅极施加自适应控制的扫描信号，以从所述数据线读取来自所述光电传感器的信号。
2.根据权利要求1所述的像素电路，其中，所述自适应控制的扫描信号为具有高电平和低电平之间的电平的电压，从而所述第二栅极的电压根据所述光电传感器存储的电荷而变化，且根据施加至所述第一栅极的电压的电流流过所述数据线。
3.根据权利要求1所述的像素电路，其中，所述自适应控制的扫描信号根据环境光的强度控制。
4.一种显示设备，包括：
多个像素单元和盖板，所述多个像素单元均位于所述盖板的同一侧，其中，每个像素单元包括根据权利要求1至3中任一项所述的像素电路。
5.根据权利要求4所述的显示设备，还包括：
快门功能，对从所述数据线读取的来自所述光电传感器的信号进行电平转换。
6.一种根据权利要求1至3中任一项所述的像素电路的像素控制方法，所述方法包括：
使所述双栅极晶体管用作用于切换所述数据信号的开关；以及
使所述双栅极晶体管用作所述光电传感器的放大器，以从所述数据线读取来自所述光电传感器的信号。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述使所述双栅极晶体管用作用于切换所述数据信号的开关，将用于导通所述双栅极晶体管的扫描信号施加至所述第二栅极，以对施加至所述数据线的所述数据信号充电。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述从所述数据线读取来自所述光电传感器的信号，向所述第二栅极施加具有高电平和低电平之间的电平的电压，从而所述第二栅极的电压根据所述光电传感器存储的电荷而变化，且根据施加至所述第一栅极的电压的电流流过数据线。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其中，所述从所述数据线读取来自所述光电传感器的信号，向所述第二栅极施加根据环境光的强度自适应控制的扫描信号。
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