CN203134328U - 像素电路及其显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种像素电路和显示装置。所述像素电路包括在第一电压信号端子和第二电压信号端子之间串联的发光器件和驱动晶体管，还包括发光控制模块和补偿模块；发光控制模块的输入端与第一控制信号连接，输出端分别与驱动晶体管的源极和漏极连接，用于响应第一控制信号，控制驱动晶体管的状态，使发光器件发光或关闭；补偿模块的输入端与第二控制信号连接，输出端分别与驱动晶体管的栅极、源极和发光控制模块连接，用于响应第二控制信号，断开或导通驱动晶体管的栅极与源极之间的连接，使发光器件发光时驱动晶体管的栅极处的电压补偿驱动晶体管的阈值电压。通过以上方案，本实用新型能够解决发光二极管发光亮度均匀性差的问题。

Description

像素电路及其显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示器制造领域，尤其涉及一种像素电路及其显示装置。

背景技术

有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）显示作为新型的显示技术，与场效应薄膜晶体管（TFT）液晶显示器（LCD）相比，AMOLED不管在视角范围、画质、效能及成本上都有很多优势，在显示器制造领域有巨大的发展潜力。

AMOLED能够发光是由驱动TFT在饱和状态时产生的电流所驱动，因为输入相同的灰阶电压时，不同的临界电压会产生不同的驱动电流，造成电流的一致性很差，亮度均匀性一直很差。

如图1所示的传统的2T1C电路，电路只包含两个TFT，T1为开关管，DTFT为像素驱动的驱动管，扫描线Scan开启开关管T1，数据电压Data对存储电容C充电，发光期间开关管T1关闭，电容上的存储的电压使驱动管DTFT保持导通，导通电流使OLED发光。要实现稳定显示，就要为OLED提供稳定电流。电压控制电路的优点是结构简单、电容充电速度快，但是缺点是驱动电流的线性控制困难，原因是LTPS（低温多晶硅）制程上使DTFT的V_th（阈值电压）的均匀性非常差，同时V_th（阈值电压）也有漂移，即便是同样工艺参数制造出来的不同TFT的V_th（阈值电压）也有较大差异，造成驱动发光电路的发光亮度均匀性很差和亮度衰减的问题。

实用新型内容

根据以上，本实用新型技术方案的目的是提供一种像素电路及其显示装置，用于对像素电路中的驱动管进行V_th均匀度的补偿，解决发光二极管发光亮度均匀性差的问题。

本实用新型提供一种像素电路，包括在第一电压信号端子和第二电压信号端子之间串联的发光器件和用于驱动所述发光器件的驱动晶体管，所述像素电路还包括：

用于响应一第一控制信号，控制所述驱动晶体管的状态，使所述发光器件发光或关闭的发光控制模块，所述发光控制模块的输入端与所述第一控制信号连接，输出端分别与所述驱动晶体管的源极和漏极连接；

用于响应一第二控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与源极之间的连接，使所述发光器件发光时所述驱动晶体管的栅极处的电压补偿所述驱动晶体管的阈值电压的补偿模块，所述补偿模块的输入端与第二控制信号连接，输出端分别与所述驱动晶体管的栅极、源极和所述发光控制模块连接。

优选地，所述发光控制模块具体包括：

第二开关晶体管，所述第二开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，源极与所述驱动晶体管的漏极连接；

第三开关晶体管，所述第三开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，用于响应所述第一控制信号，断开或导通所述驱动晶体管与所述发光器件的连接，所述第三开关晶体管的漏极与所述驱动晶体管的源极连接，所述第三开关晶体管的源极与所述发光器件连接；

所述补偿模块具体包括：

串联设置在所述第二开关晶体管的漏极和所述驱动晶体管的栅极之间的第一电容和第二电容；

用于响应所述第二控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与源极之间的连接的第一开关晶体管，所述第一开关晶体管设置在所述驱动晶体管的栅极与源极之间，所述第一开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接。

优选地，所述补偿模块还包括：

第五开关晶体管，所述第五开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第五开关晶体管的源极与参考电压连接，所述第五开关晶体管的漏极与所述第一电容与所述第二电容之间的公共连接端连接。

优选地，所述补偿模块还包括：

第四开关晶体管，设置于数据信号端子和所述第二开关晶体管与所述第一电容的公共连接端之间，且所述第四开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第四开关晶体管的漏极与所述第一电容的一端连接，所述第四开关晶体管的源极与数据信号连接。

优选地，所述参考电压接地连接。

优选地，上述所述的像素电路，其中：

在第一阶段，所述第一控制信号和所述第二控制信号输出低电平，所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管和所述第三开关晶体管均导通，所述驱动晶体管的栅极与漏极连接；

在第二阶段，所述第一控制信号输出高电平，所述第二控制信号输出低电平，所述第一开关晶体管导通，所述第二开关晶体管和所述第三开关晶体管断开，所述驱动晶体管的栅极与漏极保持连接；

在第三阶段，所述第一控制信号输出低电平，所述第二控制信号输出高电平，所述第一开关晶体管断开，所述第二开关晶体管和所述第三开关晶体管导通，所述驱动晶体管的栅极与漏极断开，所述驱动晶体管饱和，所述发光器件发光。

本实用新型还提供一种显示装置，包括如上任一项所述的像素电路。

本实用新型具体实施例上述技术方案中的至少一个具有以下有益效果：

所述像素电路通过控制所输入的第一控制信号和第二控制信号，使用于驱动发光器件发光的驱动晶体管在不同阶段具有不同状态，使驱动晶体管的阈值电压V_th能够通过驱动晶体管的栅极处的A点电压反映，在发光器件的发光时，采用第二电容C2补偿驱动晶体管的阈值电压V_th，从而保证发光器件发光亮度的均匀性。

附图说明

图1表示现有技术像素电路的连接示意图；

图2表示本实用新型具体实施例所述像素电路的实现结构示意图；

图3表示本实用新型实施例的像素电路的时序图；

图4表示本实用新型具体实施例所述像素电路在第一阶段的等效电路图；

图5表示本实用新型具体实施例所述像素电路在第二阶段的等效电路图；

图6表示本实用新型具体实施例所述像素电路在第三阶段的等效电路图；

图7表示本实用新型具体实施例所述像素电路的原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

如图7所示，本实用新型具体实施例所述像素电路，包括第一电压信号端子V_DD和第二电压信号端子V_SS之间串联的发光器件OLED和用于驱动所述发光器件的驱动晶体管DTFT，所述像素电路还包括发光控制模块和补偿模块，其中：

所述发光控制模块的输入端与第一控制信号连接，输出端分别与所述驱动晶体管DTFT的源极和漏极连接，所述发光控制模块用于响应所述第一控制信号，控制所述驱动晶体管DTFT的状态，使所述发光器件发光或关闭；

所述补偿模块的输入端与第二控制信号连接，输出端分别与所述驱动晶体管DTFT的栅极、源极和所述发光控制模块连接，所述补偿模块用于响应所述第二控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与源极之间的连接，使所述发光器件OLED发光时所述驱动晶体管的栅极处的电压补偿所述驱动晶体管DTFT的阈值电压。

其中，所述发光控制模块具体包括：

第二开关晶体管，所述第二开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，源极与所述驱动晶体管的漏极连接；

第三开关晶体管，所述第三开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，用于响应所述第一控制信号，断开或导通所述驱动晶体管与所述发光器件的连接，所述第三开关晶体管的漏极与所述驱动晶体管的源极连接，所述第三开关晶体管的源极与所述发光器件连接；

所述补偿模块具体包括：

串联串联设置在所述第二开关晶体管的漏极和所述驱动晶体管的栅极之间的第一电容和第二电容；

第一开关晶体管，设置在所述驱动晶体管的栅极与源极之间，所述第一开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，用于响应所述第二控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与源极之间的连接；

第五开关晶体管，所述第五开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第五开关晶体管的源极与参考电压连接，所述第五开关晶体管的漏极与所述第一电容与所述第二电容之间的公共连接端连接；

第四开关晶体管，设置于数据信号端子和所述第二开关晶体管与所述第一电容的公共连接端之间，且所述第四开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第四开关晶体管的漏极与所述第一电容的一端连接，所述第四开关晶体管的源极与数据信号连接。

本实用新型具体实施例所述一种像素电路，通过依次串联设置在所述第一电压信号端子和所述驱动晶体管的栅极之间的第二开关晶体管、第一电容和第二电容，所述第二开关晶体管的栅极与第一控制信号连接，用于响应所述第一控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与漏极之间的连接；

通过设置在所述第二电压信号端子和所述驱动晶体管的源极之间的第三开关晶体管，所述第三开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，用于响应所述第一控制信号，断开或导通所述驱动晶体管与所述发光器件的连接；

通过设置在所述驱动晶体管的栅极与源极之间的第一开关晶体管，所述第一开关晶体管的栅极与第二控制信号连接，用于响应所述第二控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与源极之间的连接。

所述像素电路通过控制所输入的第一控制信号和第二控制信号，使用于驱动发光器件发光的驱动晶体管在不同阶段具有不同状态，使驱动晶体管的阈值电压V_th能够通过驱动晶体管的栅极处的A点电压反映，在发光器件的发光时，采用第二电容C2补偿驱动晶体管的阈值电压V_th，从而保证发光器件发光亮度的均匀性。

优选地，所述第三参考电压接地连接。

此外，所述发光器件串接在所述第二电压信号端子与所述第三开关晶体管之间。

以下将对本实用新型所述像素电路的具体结构进行详细描述。

如图2所示为本实用新型所述像素电路的结构示意图。参阅图2所示，本实施例的像素电路结构含有6个TFT（Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管）和2个电容C，其中，6个TFT皆为P沟道晶体管，其中T1～T5为开关晶体管，DTFT为驱动晶体管。以下说明中，对于T1至T5以及驱动晶体管来说，参考电流的流动方向定义源、漏极，电流的流入极作为漏极，流出极作为源极。此外本实施例使用了两个控制信号，一个数据信号V_data，三个电压信号V_DD、V_SS、V_REF。

如图2所示，在第一电压信号端子V_DD和第二电压信号端子V_SS之间串联发光器件OLED和用于驱动所述发光器件OLED的驱动晶体管DTFT，在第一电压信号端子和DTFT的栅极之间依次串接T2、C1和C2，在DTFT的栅极和源极之间串接有T1，在OLED和DTFT的源极之间串接有T3，在T2与C1的公共连接端与数据信号V_data之间串接有T4，在C1与C2的公共连接端与参考电压V_REF之间串接有T5。其中，T2、T3的栅极分别用于接收第一控制信号，响应该第一控制信号，断开或导通；T1、T4和T5的栅极分别用于接收第二控制信号，响应该第二控制信号，断开或导通，本实用新型具体实施例中，T4和T5的栅极连接，并同时与第二控制信号连接。

下面结合图3所示的时序图，对图2所示的像素电路结构的工作流程进行详细介绍：

1)时序图所示的第①阶段，为像素复位阶段：第一控制信号为低电平，第第二控制信号为低电平，数据信号V_data为低电平。参阅图4所示该第①阶段此时的等效电路，此时T1至T5均导通。此时由于T1导通，DTFT处于二极管链接状态。此时DTFT的漏极电压为V_DD+V_th。在第①阶段最后，A点电位达到V_DD+V_th，B点电位为V_REF，C点电位为V_DD。本实用新型具体实施例中，第三电压信号端子V_REF接地连接，因此V_REF为零。

2)??时序图所示的第②阶段，为数据写入阶段：此时第一控制信号处于高电电平、第二控制信号处于低电平、数据信号V_data为高电平。参阅图5所示第②阶段的等效电路，此时T1、T4和T5导通，T2、T3断开。由于串接于DTFT的栅极与源极之间的T1导通，因此DTFT继续保持二极管连接状态，A点电位保持不变；由于T5导通，因此C1与C2的公共连接端B处的电位V_REF为零；由于T2断开，T4导通，因此T2与C1的公共连接端C处的电位为V_data，C1和C2均处于充电状态。

3)时序图所示的第③阶段，为发光阶段：此时第一控制信号处于低电平、第二控制信号处于高电平，数据信号V_data为低电平。参阅图6所示的该第③阶段的等效电路图，此时T1、T4和T5断开，T2和T3导通。由于T2导通，因此T2与C1的公共连接端C处的电位变为V_DD，由于T5断开，C1和C2共用一个电极，B点电位提高至V_REF+V_DD-V_data，同时A点电位提高至2V_DD+V_th-V_data。此时，对于DTFT而言，栅极与源极之间的电压差V_gs=V_DD+V_th-V_data，DTFT此时处于饱和状态，为发光器件OLED充电，所输出电流为：

$I=\frac{1}{2}\mathrm{\β}{(V_{\mathrm{gs}}-V_{\mathrm{th}})}^2=\frac{1}{2}\mathrm{\β}{(\mathrm{VDD}+V_{\mathrm{th}}-\mathrm{DATA}-V_{\mathrm{th}})}^2=\frac{1}{2}\mathrm{\β}{(\mathrm{VDD}-\mathrm{DATA})}^2$

因此，此时发光器件OLED上的电流与DTFT的阈值电压V_th无关，这样OLED的驱动电流可以保持稳定，从而改善面板亮度的均匀性。

本实用新型具体实施例所述的像素电路，将DTFT的V_th信息反馈为DTFT栅极处A点电位，使用C2存储方式补偿DTFT的V_th差异，使得驱动管的驱动电流I和V_th无关，达到驱动电流的稳定，改善了面板亮度的均匀性。

采用如上所述像素电路的方法包括：

在第一阶段，施加所述第一控制信号和所述第二控制信号，所述发光控制模块响应所述第一控制信号，所述补偿模块响应所述第二控制信号，使所述驱动晶体管的栅极与漏极连接；

在第二阶段，施加所述第一控制信号和所述第二控制信号，所述发光控制模块响应所述第一控制信号，所述补偿模块响应所述第二控制信号，使所述驱动晶体管的栅极与漏极保持连接；

在第三阶段，施加所述第一控制信号和所述第二控制信号，所述发光控制模块响应所述第一控制信号，所述补偿模块响应所述第二控制信号，使所述驱动晶体管饱和，所述发光器件发光。

所述发光控制模块具体包括：

第二开关晶体管，所述第二开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，源极与所述驱动晶体管的漏极连接；

第三开关晶体管，所述第三开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，用于响应所述第一控制信号，断开或导通所述驱动晶体管与所述发光器件的连接，所述第三开关晶体管的漏极与所述驱动晶体管的源极连接，所述第三开关晶体管的源极与所述发光器件连接；

所述补偿模块具体包括：

串联设置在所述第二开关晶体管的漏极和所述驱动晶体管的栅极之间的第一电容和第二电容；

第一开关晶体管，设置在所述驱动晶体管的栅极与源极之间，所述第一开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，用于响应所述第二控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与源极之间的连接；

第五开关晶体管，所述第五开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第五开关晶体管的源极与参考电压连接，所述第五开关晶体管的漏极与所述第一电容与所述第二电容之间的公共连接端连接；

第四开关晶体管，设置于数据信号端子和所述第二开关晶体管与所述第一电容的公共连接端之间，且所述第四开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第四开关晶体管的漏极与所述第一电容的一端连接，所述第四开关晶体管的源极与数据信号连接；

其中，在所述第一阶段，所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管、所述第三开关晶体管、所述第四开关晶体管和所述第五开关晶体管均导通；

在所述第二阶段，所述第一开关晶体管、所述第四开关晶体管和所述第五开关晶体管导通，所述第二开关晶体管和所述第三开关晶体管断开；

在所述第三阶段，所述第一开关晶体管、所述第四开关晶体管和所述第五开关晶体管断开，所述第二开关晶体管和所述第三开关晶体管导通。

较佳地，在所述第一阶段，所述第一控制信号和所述第二控制信号输出低电平，所述数据信号输出低电平；在所述第二阶段，所述第一控制信号输出高电平，所述第二控制信号输出低电平，所述数据信号输出高电平；在所述第三阶段，所述第一控制信号输出低电平，所述第二控制信号输出高电平，所述数据信号输出低电平。

所述方法通过控制所输入第一控制信号和第二控制信号，使用于驱动发光器件发光的驱动晶体管在不同阶段具有不同状态，使驱动晶体管的阈值电压V_th能够通过驱动晶体管的栅极处的A点电压反映，在发光器件发光时，采用第二电容C2补偿驱动晶体管的阈值电压V_th，从而保证发光器件发光亮度的均匀性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种像素电路，包括在第一电压信号端子和第二电压信号端子之间串联的发光器件和用于驱动所述发光器件的驱动晶体管，其特征在于，所述像素电路还包括：

用于响应一第一控制信号，控制所述驱动晶体管的状态，使所述发光器件发光或关闭的发光控制模块，所述发光控制模块的输入端与所述第一控制信号连接，输出端分别与所述驱动晶体管的源极和漏极连接；

用于响应一第二控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与源极之间的连接，使所述发光器件发光时所述驱动晶体管的栅极处的电压补偿所述驱动晶体管的阈值电压的补偿模块，所述补偿模块的输入端与第二控制信号连接，输出端分别与所述驱动晶体管的栅极、源极和所述发光控制模块连接。

2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述发光控制模块具体包括：

第二开关晶体管，所述第二开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，源极与所述驱动晶体管的漏极连接；

第三开关晶体管，所述第三开关晶体管的栅极与所述第一控制信号连接，用于响应所述第一控制信号，断开或导通所述驱动晶体管与所述发光器件的连接，所述第三开关晶体管的漏极与所述驱动晶体管的源极连接，所述第三开关晶体管的源极与所述发光器件连接；

所述补偿模块具体包括：

串联设置在所述第二开关晶体管的漏极和所述驱动晶体管的栅极之间的第一电容和第二电容；

用于响应所述第二控制信号，断开或导通所述驱动晶体管的栅极与源极之间的连接的第一开关晶体管，所述第一开关晶体管设置在所述驱动晶体管的栅极与源极之间，所述第一开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接。

3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，所述补偿模块还包括：

第五开关晶体管，所述第五开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第五开关晶体管的源极与参考电压连接，所述第五开关晶体管的漏极与所述第一电容与所述第二电容之间的公共连接端连接。

4.如权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述补偿模块还包括：

第四开关晶体管，设置于数据信号端子和所述第二开关晶体管与所述第一电容的公共连接端之间，且所述第四开关晶体管的栅极与所述第二控制信号连接，所述第四开关晶体管的漏极与所述第一电容的一端连接，所述第四开关晶体管的源极与数据信号连接。

5.如权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述参考电压接地连接。

6.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于：

在第一阶段，所述第一控制信号和所述第二控制信号输出低电平，所述第一开关晶体管、所述第二开关晶体管和所述第三开关晶体管均导通，所述驱动晶体管的栅极与漏极连接；

在第二阶段，所述第一控制信号输出高电平，所述第二控制信号输出低电平，所述第一开关晶体管导通，所述第二开关晶体管和所述第三开关晶体管断开，所述驱动晶体管的栅极与漏极保持连接；

在第三阶段，所述第一控制信号输出低电平，所述第二控制信号输出高电平，所述第一开关晶体管断开，所述第二开关晶体管和所述第三开关晶体管导通，所述驱动晶体管的栅极与漏极断开，所述驱动晶体管饱和，所述发光器件发光。

7.一种显示装置，包括如权利要求1至6任一项所述的像素电路。

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