TWI653618B - 畫素驅動電路及具有畫素驅動電路的顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種畫素驅動電路包括第一初始電晶體、具有第一閘極和第二閘極的驅動電晶體、控制電晶體、重置電晶體、第二初始電晶體、第一存儲電容、第二存儲電容及發光元件。第一初始電晶體在掃描線上掃描信號有效時提供偏置電壓給驅動電晶體。在一條控制線上第一控制信號有效時，控制電晶體將資料線上電壓提供給驅動電晶體，重置電晶體重置發光元件。第一閘極與第一初始電晶體的源極連接。第二閘極與控制電晶體的源極連接。第二初始電晶體在初始階段給第二存儲電容提供放電路徑。本發明還提供一種具有畫素驅動電路的顯示裝置。

Description

畫素驅動電路及具有畫素驅動電路的顯示裝置
本發明涉及一種畫素驅動電路及具有畫素驅動電路的顯示裝置。
有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)作為一種發光器件，因其所具有的自發光、快速回應、寬視角和可製作在柔性襯底上等特點而越來越多地被應用於高性能顯示領域當中。採用OLED的顯示裝置通常包括呈矩陣設置的畫素單元。每個畫素單元對應一個畫素驅動電路。畫素驅動電路包括開關電晶體、驅動電晶體、重置電晶體、存儲電容及OLED。畫素驅動電路至少依次工作在重置階段、補償寫入階段以及發光階段。在重置階段，重置電晶體導通以重置驅動電晶體和\或OLED，以使得資料線上的顯示用資料信號可正常寫入至驅動電晶體。在寫入補償階段，開關電晶體自掃描線上讀取掃描信號，在掃描信號處於有效狀態時，如為高電平時，相應的掃描線被掃描，開關電晶體導通，資料線上的顯示用資料信號經由導通的開關電晶體對存儲電容進行充電，以將資料信號存儲在驅動電晶體的閘極並補償驅動電晶體的閾值電壓。在發光階段，存儲電容放電，驅動電晶體導通並將接收到的電源電壓轉化為對應的驅動電流以驅動OLED發光。然而，當顯示器尺寸和解析度變大時，隨著畫素單元數量的增加，每個畫素驅動電路工作在補償寫入階段的時間變短，導致驅動電晶 體的閾值電壓得不到充分的補償，進而導致OLED的亮度降低，無法保證有機發光顯示器的顯示效果。
有鑒於此，有必要提供一種提高顯示效果的畫素驅動電路。
還有必要提供一種提高顯示效果的具有畫素驅動電路的顯示裝置。
一種畫素驅動電路為電流型畫素驅動電路。畫素驅動電路包括第一初始電晶體、驅動電晶體、控制電晶體、重置電晶體、第一存儲電容及發光元件。第一初始電晶體在接收掃描線上的掃描信號有效時提供偏置電壓給驅動電晶體。控制電晶體在接收一條控制線上的第一控制信號有效時將資料線上的電壓提供給驅動電晶體。重置電晶體在接收第一控制信號有效時重置發光元件。發光元件的陰極接收接地電壓。畫素驅動電路進一步包括第二存儲電容和第二初始電晶體。驅動電晶體為雙閘極電晶體，其包括第一閘極和第二閘極。第一閘極與第一初始電晶體的源極電性連接。第二閘極與控制電晶體的源極電性連接。第一存儲電容的兩端分別與第一閘極和驅動電晶體的源極電性連接。第二存儲電容的兩端分別與第二閘極和第二初始電晶體的源極電性連接。第二初始電晶體的閘極接收另一控制線上的第二控制信號，第二初始電晶體的源極與發光元件的陽極電性連接，第二初始電晶體的汲極與驅動電晶體的源極電性連接。第二初始電晶體用於在初始階段給第二存儲電容提供放電路徑。
一種具有畫素驅動電路的顯示裝置，包括多條掃描線、多條資料線以及多條控制線。掃描線與資料線相交，並公共定義多個呈矩陣設置的畫素單元。每個畫素單元對應一條掃描線、一條資料線和一條控制線，每個畫素單元對應一個畫素驅動電路。畫素驅動電路為電流型畫素驅動電路。畫素驅動電路包括第一初始電晶體、驅動電晶體、控制電晶體、重置 電晶體、第一存儲電容及發光元件。第一初始電晶體在接收掃描線上的掃描信號有效時提供偏置電壓給驅動電晶體。控制電晶體在接收一條控制線上的第一控制信號有效時將資料線上的電壓提供給驅動電晶體。重置電晶體在接收第一控制信號有效時重置發光元件。發光元件的陰極接收接地電壓。畫素驅動電路進一步包括第二存儲電容和第二初始電晶體。驅動電晶體為雙閘極電晶體，其包括第一閘極和第二閘極。第一閘極與第一初始電晶體的源極電性連接。第二閘極與控制電晶體的源極電性連接。第一存儲電容的兩端分別與第一閘極和驅動電晶體的源極電性連接。第二存儲電容的兩端分別與第二閘極和第二初始電晶體的源極電性連接。第二初始電晶體的閘極接收另一控制線上的第二控制信號，第二初始電晶體的源極與所述發光元件的陽極電性連接，第二述初始電晶體的汲極與驅動電晶體的源極電性連接。第二初始電晶體用於在初始階段給第二存儲電容提供放電路徑。
與現有技術相比較，採用雙閘極結構的驅動電晶體，利用第一閘極進行偏置電壓的寫入操作，利用第二閘極進行資料電壓的寫入操作，可減少畫素驅動電路的面積，更有利於顯示裝置的窄邊框設計。同時，畫素驅動電路為電流型驅動電路，發光元件上的驅動電流僅與資料電壓相關，可保證顯示裝置的均勻度和亮度恒定性。
1‧‧‧顯示裝置
11‧‧‧顯示區域
13‧‧‧非顯示區域
S1-Sn‧‧‧掃描線
D1-Dm‧‧‧數據線
EM1-EM(2n)‧‧‧控制線
10‧‧‧畫素單元
20‧‧‧閘極驅動器
30‧‧‧源極驅動器
40‧‧‧控制驅動器
300‧‧‧畫素驅動電路
M1‧‧‧第一初始電晶體
M2‧‧‧驅動電晶體
M3‧‧‧控制電晶體
M4‧‧‧重置電晶體
M5‧‧‧第二初始電晶體
C1‧‧‧第一存儲電容
C2‧‧‧第二存儲電容
Cel‧‧‧寄生電容
EL‧‧‧發光元件
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
N3‧‧‧第三節點
N4‧‧‧第四節點
50‧‧‧基板
51‧‧‧第一導電層
52‧‧‧絕緣層
54‧‧‧通道層
56‧‧‧第二導電層
58‧‧‧鈍化層
59‧‧‧第三導電層
f1‧‧‧第一幀
f2-fn‧‧‧剩餘幀
f0‧‧‧消隱幀
T0‧‧‧重置階段
T1‧‧‧初始階段
T2‧‧‧補償階段
T3‧‧‧寫入階段
T4‧‧‧發光階段
圖1為本發明較佳實施方式之顯示裝置的等效電路模組示意圖。
圖2為圖1中所示之畫素驅動電路的電路示意圖示意圖。
圖3為圖2中所示之驅動電晶體的剖面示意圖。
圖4為圖2中第一實施方式之畫素單元的驅動時序圖。
圖5為圖2中所示畫素驅動電路工作在重置階段的電路圖，且圖5中以「X」表示電晶體元件的截止。
圖6為圖2中所示畫素驅動電路工作在補償階段的電路圖，且圖6中以「X」表示電晶體元件的截止。
圖7為圖2中所示畫素驅動電路工作在寫入階段的電路圖，且圖7中以「X」表示電晶體元件的截止。
圖8為圖2中所示畫素驅動電路工作在發光階段的電路圖，且圖8中以「X」表示電晶體元件的截止。
圖9為圖2中所示之驅動電晶體的第二閘極與閾值電壓的關係曲線示意圖。
圖10為適用於圖1所示等效電路的本發明第二實施方式之畫素單元的驅動時序圖。
本發明提供一種顯示裝置。顯示裝置包括多條掃描線、多條資料線以及多條控制線。多條掃描線與多條資料線交叉從而在交叉處定義出多個畫素單元。每個畫素單元對應一條掃描線、一條資料線及兩條控制線，每個畫素單元對應一個畫素驅動電路。畫素驅動電路為電流型畫素驅動電路。畫素驅動電路包括第一初始電晶體、驅動電晶體、控制電晶體、重置電晶體、第二初始電晶體、第一存儲電容及發光元件。第一初始電晶體在掃描線上的掃描信號有效時提供偏置電壓給驅動電晶體。控制電晶體在一條控制線上的第一控制信號有效時將資料線上的電壓並提供給驅動電晶體。重置電晶體在第一控制信號有效時重置發光元件。發光元件的陰極接收接地電壓。畫素驅動電路進一步包括第二存儲電容。驅動電晶體為雙閘 極電晶體，其包括第一閘極和第二閘極。第一閘極與第一初始電晶體的源極電性連接。第二閘極與控制電晶體的源極電性連接。第一存儲電容的兩端分別與第一閘極和驅動電晶體的源極電性連接。第二存儲電容的兩端分別與第二閘極和第二初始電晶體的源極電性連接。第二初始電晶體的閘極接收另一控制線上的第二控制信號，第二初始電晶體的源極與發光元件的陽極電性連接，第二初始電晶體的汲極與驅動電晶體的源極電性連接。第二初始電晶體用於在第二控制信號有效時初始階段給第二存儲電容的提供放電路徑。
在一實施例中，驅動電晶體的閾值電壓與資料線上的電壓呈線性變化。
在一實施例中，畫素驅動電路在第一幀內依次工作在初始階段和補償階段。在初始階段，第一閘極初始，發光元件停止發光並被重置。在補償階段，驅動電晶體的第一閾值電壓存儲於第一存儲電容。
在一實施例中，掃描線上的掃描信號和第一信號均有效且第二控制信號無效時，使得畫素驅動電路工作在初始階段。在初始階段，第一初始電晶體、控制電晶體、重置電晶體以及驅動電晶體均導通，偏置電壓被提供給第一閘極，以實現第一閘極的初始，資料線上的第一參考電壓提供給第二閘極。重置電晶體將第二參考電壓提供給驅動電晶體的源極，以重置驅動電晶體的源極，第二初始電晶體截止，第二存儲電容藉由發光元件進行放電直至發光元件的截止電壓並重置發光元件的陽極發光元件不發光。掃描線上的掃描信號和第二控制信號有效且第一控制信號無效時，使得畫素驅動電路工作在補償階段。在補償階段，第一初始電晶體、第二初始電晶體以及驅動電晶體均導通，控制電晶體及重置電晶體均截止，驅動電晶體的第一閾值電壓存儲於第一存儲電容上。
在一實施例中，畫素驅動電路在第一幀後的任意一幀內依次工作在寫入階段和發光階段。在寫入階段，資料線上載入資料電壓，並將資料電壓提供給第二閘極，第二存儲電容存儲資料電壓和驅動電晶體的第二閾值電壓。在發光階段，發光元件發光。
在一實施例中，掃描線上的掃描信號無效且第一控制信號和第二控制信號有效時，使得畫素驅動電路工作在寫入階段。在寫入階段，第一初始電晶體截止，第二電晶體、控制電晶體、重置電晶體以及驅動電晶體均導通，控制電晶體將資料電壓提供給第二閘極，第二存儲電容存儲資料電壓和驅動電晶體的第二閾值電壓。掃描線上的掃描信號和第一控制信號均無效且第二控制信號有效時，使得畫素驅動電路工作在發光階段。在發光階段，第一初始電晶體、控制電晶體以及重置電晶體均截止，第二初始電晶體和驅動電晶體導通以驅動發光元件根據資料電壓發光。
在另一實施例中，畫素驅動電路包括消隱幀、位於消隱幀後的第一幀及位於第一幀之後的剩餘幀。在消隱幀內，畫素驅動電路工作在重置階段以重置驅動電晶體的源極。在第一幀內，畫素驅動電路依次工作在初始階段和補償階段。在初始階段，第一閘極被初始，資料線上載入第一參考電壓。在補償階段，第一存儲電容存儲驅動電晶體的第一閾值電壓。在剩餘幀內，畫素驅動電路依次工作在寫入階段和發光階段。在寫入階段，資料線上載入資料電壓，並提供給第二閘極，第二存儲電容存儲資料電壓以及驅動電晶體的第二閾值電壓。在發光階段，驅動電晶體導通以驅動發光元件根據資料電壓發光。
下面結合圖對本發明觸控面板的具體實施方式進行說明。
請一併參閱圖1，其為本發明一種實施方式的顯示裝置1的模組示意圖。顯示裝置1定義有顯示區域11和圍繞顯示區域11設置的非顯示區域 13。顯示區域11包括多條相互平行的掃描線S1-Sn、多條相互平行的資料線D1-Dm以及多條相互平行的控制線EM1-EM(2n)。多條掃描線S1-Sn沿第一方向X延伸，多條資料線D1-Dm沿與第一方向X垂直的第二方向Y延伸，相互交錯定義出網格狀，網格的鏤空處定義出多個呈矩陣設置的畫素單元10。可以理解，本揭露的顯示裝置的多條掃描線、資料線及控制線可根據需要排布，比如掃描線與資料線並非正交交錯，而是傾斜的交錯，並不以本實施例為限。非顯示區域13內設置有閘極驅動器20、源極驅動器30及控制驅動器40。每個畫素單元10藉由一條掃描線Sn與閘極驅動器20電性連接，藉由一條資料線Dm與源極驅動器30電性連接，且藉由兩條控制線EM(2n-1)-EM(2n)與控制驅動器40。在本實施方式中，閘極驅動器20和源極驅動器30可藉由自動結合(tape-automated bonding，MAB)或藉由設置於玻璃上的晶片(chip-on-glass，COG)方式與顯示面板上的焊盤(圖未示)連接，也可藉由(gate-in-panel，GIP)方式直接形成於顯示面板上。在其他實施方式中，閘極驅動器20和源極驅動器30也可作為顯示面板的一部分直接集成於顯示面板上。在其他實施方式中，顯示裝置1還包括時序控制器(圖未示)。時序控制器用於提供多個同步控制信號(圖未示)給閘極驅動器20和源極驅動器30，以驅動閘極驅動器20和源極驅動器30。其中，多個同步控制信號可包括水準同步信號(horizontal synchronization，Vsync)、垂直同步訊號(vertical synchronization，Vsync)、時鐘信號(clock，CLK)以及資料使能信號(data enable，EN)等。
請參閱圖2，其為其中一個畫素單元10對應的畫素驅動電路300的電路示意圖。每個畫素單元10對應一個畫素驅動電路300。畫素驅動電路300與一條掃描線Sn、一條資料線Dm及兩條控制線EM(2n-1)-EM(2n)電性連接。在本實施方式中，畫素驅動電路300為電流型驅動電路。
畫素驅動電路300包括第一初始電晶體M1、驅動電晶體M2、控制電晶體M3、重置電晶體M4、第二初始電晶體M5、第一存儲電容C1、第二存儲電容C2以及發光元件EL。在本實施方式中，第一初始電晶體M1、驅動電晶體M2、控制電晶體M3、重置電晶體M4及第二電晶體M5均為同種摻雜類型的場效應電晶體，如：N型場效應電晶體。在畫素驅動電路300中，驅動電晶體M2為雙閘極電晶體，包括由第一閘極BG(底閘極，如圖3所示)、通道層54(如圖3所示)、源極(圖未標)及汲極(圖未標)設置而成的底閘極型電晶體，及由第二閘極TP(頂閘極，如圖3所示)、通道層54、源極及汲極設置而成的頂閘極型電晶體。藉由利用雙閘極電晶體，使得驅動電晶體M2能夠在第一幀f1且在第一參考電壓Vref1的作用下，驅動電晶體M2具有第一閾值電壓Vth1，在剩餘幀f2-fn內且在資料電壓Vdata的作用下，驅動電晶體M2具有第二閾值電壓Vth2。其中，第一參考電壓Vref1小於資料電壓Vdata。第一閾值電壓Vth1為驅動電晶體M2的臨界導通電壓，第二閾值電壓Vth2為驅動電晶體M2的臨界導通電壓。
第一初始電晶體M1的閘極與對應的掃描線Sn電性連接，源極接收電源線提供的偏置電壓Vbias，汲極藉由第一節點N1與驅動電晶體M2的第一閘極BG電性連接。驅動電晶體M2的源極藉由第二節點N2與發光元件EL的陽極電性連接，驅動電晶體M2的汲極接收由電源線提供的電源電壓VDD，驅動電晶體M2的第二閘極TG藉由第三節點N3與控制電晶體M3的源極電性連接。控制電晶體M3的閘極接收控制線EM(2n)的第一控制信號，控制電晶體的汲極與對應的資料線Dm電性連接。重置電晶體M4的閘極接收控制線EM(2n)的第一控制信號，重置電晶體M4的汲極接收第二參考電壓Vref2，重置電晶體M4的源極電性連接於驅動電晶體M2的源極和發光元件EL的陽極之間。即，重置電晶體M4與第二節點N2電性連接。第二初始電 晶體M5的閘極接收控制線EM(2n-1)的第二控制信號，第二初始電晶體M5的汲極經由第二節點N2與驅動電晶體M2的源極電性連接，第二初始電晶體M5的源極藉由第四節點N4與發光元件EL的陽極電性連接。第一存儲電容C1的第一端經由第一節點N1與驅動電晶體M2的第一閘極BG電性連接，另一端經由第二節點N2與驅動電晶體M2的源極電性連接。第二存儲電容C2的第一端經由第三節點N3與驅動電晶體M2的第二閘極TG電性連接，另一端經由第四節點N4與第二初始電晶體M5的源極電性連接。發光元件EL的陽極與第二初始電晶體M5的源極電性連接，發光元件EL的陰極與接地電壓VSS電性連接。寄生電容Cel被形成，其等效電路的兩端分別與發光元件EL的陽極和陰極電性連接。在本實施方式中，第二參考電壓Vref2小於接地電壓VSS。
請參閱圖3，其為驅動電晶體M2的剖面示意圖。驅動電晶體M2包括基板50、第一導電層51、絕緣層52、通道層54、第二導電層56、鈍化層58以及第三導電層59。基板50由透明玻璃或塑膠材料製成。在本實施方式中，基板50為玻璃基板、或其他具有高強度、高硬度的透明基板，如聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)，聚酯(Polythylene terephthalate,PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)、環烯烴共聚合物(Cyclic Olefin Copolymer,COC)或聚醚碸(Polyether sulfone,PES)等材料製成。在其他實施方式中，基板50也可以為柔性基板。第一導電層51設置於基板50上。第一導電層51可被圖案化形成第一閘極BG。絕緣層52覆蓋第一導電層51與基板50相背的表面並覆蓋基板50相對於第一導電層51外露的表面。絕緣層52用於將第一導電層51與通道層54及第二導電層56絕緣隔離。絕緣層52可在外力作用下可發生彈性形變。絕緣層52可由柔性絕緣材料製成。絕緣層52可為透明或半透明材質製成。通道層54設置於絕緣層52與第一導電層51相背 的表面上。通道層54可圖案化形成驅動電晶體M2的半導體通道。通道層54在第一導電層51上的正投影位於第一導電層51的正中央。第二導電層56覆蓋設置於絕緣層52與第一導電層51相背的表面上，並覆蓋通道層54的邊緣以及側面上。第二導電層56可被圖案化形成驅動電晶體M2的源極和汲極。鈍化層58覆蓋設置於絕緣層52與第一導電層51相背的表面上，且覆蓋通道層54及第二導電層56。第三導電層59設置於鈍化層58與第二導電層56的表面上。第三導電層59在第一導電層51上的正投影位於第一導電層51的正中央。第三導電層59可被圖案化以形成驅動電晶體M2的第二閘極TG。在本實施方式中，第一導電層51、第二導電層56以及第三導電層59由金屬材料製成，例如銀，銅等銀(Ag)、銅(Cu)、鉬(Mo)等，但不以此為限，亦可為其他導電材料。本實施例中，驅動電晶體M2為雙閘極電晶體，且其二閘極分別位於半導體層構成自上而下層疊設置的結構。藉由改變二閘極的電壓，進而改變閾值電壓。
請參閱圖4，其為第一實施例之畫素單元10的驅動時序圖。圖4僅示意了掃描線S(n-1)-Sn對應畫素單元10的驅動時序圖。顯示裝置1包括第一幀f1以及位於第一幀後的剩餘幀f2-fn。第一幀f1作為初始幀，剩餘幀f2-fn作為圖像顯示幀。在本實施方式中，在第一幀f1，與多個畫素單元10對應的多個畫素驅動電路300依次工作在初始階段T1。在最後一個畫素單元10對應的畫素驅動電路300完成初始操作後且在第一幀f1，與多個畫素單元10對應的多個畫素驅動電路300依次工作在補償階段T2。在最後一個畫素單元10對應的畫素驅動電路300完成補償操作後且在剩餘幀f2-fn的任意一幀內，與多個畫素單元10對應的多個畫素驅動電路300依次工作在寫入階段T3。每個畫素單元10對應的畫素驅動電路300在完成寫入操作後工作在發光階段T4。
同一行畫素單元10由同一行掃描線Sn及對應兩條相鄰控制線EM(2n-1)-EM2n上載入的信號控制，包括掃描信號、第一控制信號及第二控制信號，以及不同列資料線Dm上載入的電壓，如第一參考電壓Vref1，同一列畫素單元10由不同行掃描線S1-Sn及對應兩條相鄰控制線EM(2n-1)-EM2n上載入的信號以及同一列資料線Dm上載入的電壓，如第一參考電壓Vref1。在本實施例中，相鄰行的畫素單元10分別按照排列順序依次載入對應掃描線S1-Sn以及對應控制線EM1-EM2n上的信號。相鄰列的畫素單元10分別按照排列順序依次載入對應資料線D1-Dm上的電壓。
下面以一個畫素單元10對應的畫素驅動電路300詳細描述本案的驅動方式。其中，畫素驅動電路300接收掃描線Sn、兩條控制線EM(2n-1)-EM(2n)及資料線Dm上的信號。
請一併參閱圖4及圖5，其為畫素驅動電路300的驅動時序圖和畫素驅動電路300處於第一幀f1的初始階段T1的電路示意圖。第一幀f1作為初始幀，用於初始驅動電晶體M2的第一閘極BG、重置發光元件EL的陽極並將驅動電晶體M2的閾值電壓存儲於第一存儲電容C1上。在第一幀f1，畫素驅動電路300依次工作在初始階段T1和補償階段T2，且資料線Dm上載入第一參考電壓Vref1；在剩餘幀f2-fn，畫素驅動電路300依次工作在寫入階段T3和發光階段T4，且資料線Dm上載入資料電壓Vdata。其中，資料電壓Vdata大於第一參考電壓Vref1。
更詳細地，在掃描線Sn和控制線EM(2n)上的第一控制信號有效、控制線EM(2n-1)上的第二控制信號無效的第一幀f1，畫素驅動電路300工作在初始階段T1。在初始階段T1，第一初始電晶體M1、驅動電晶體M2、控制電晶體M3及重置電晶體M4均導通，第二初始電晶體M5截止。由於第一初始電晶體M1導通，偏置電壓Vbias藉由第一初始電晶體M1施加於驅動電 晶體M2的第一閘極BG，並對第一存儲電容C1的第一端充電。由於控制電晶體M3導通，資料線Dm上的第一參考電壓Vref1藉由控制電晶體M3提供給第三節點N3。由於重置電晶體M4導通，第二參考電壓Vref2藉由重置電晶體M4提供給第二節點N2，以重置驅動電晶體M2的源極。此時，第二存儲電容C2藉由發光元件EL進行放電直至發光元件EL的截止電壓。存儲於第二存儲電容C2上的電壓為第一參考電壓Vref1和截止電壓Voff的差值。同時，由於發光元件EL陽極和陰極的電壓差小於發光元件EL的導通電壓，使得發光元件EL不發光，從而實現驅動電晶體M2的第一閘極BG的初始和發光元件EL的重置。其中，截止電壓Voff根據發光元件EL的顏色的不同而不同。在本實施方式中，截止電壓Voff可以為2.5V。
請一併參閱圖4及圖6，其為畫素驅動電路300的驅動時序圖以及畫素驅動電路300處於第一幀f1內補償階段T2的電路示意圖。
在掃描線Sn上的信號和控制線EM(2n-1)的第二控制信號有效、控制線EM(2n)上的第一控制信號無效、且緊鄰初始階段T1的第一幀f1，使得畫素驅動電路300工作在補償階段T2。在補償階段T2內，第一初始電晶體M1、驅動電晶體M2及第二初始電晶體M5導通，控制電晶體M3和重置電晶體M4截止。由於第一初始電晶體M1導通，驅動電晶體M2的第一閘極BG的電壓保持在Vbias不變。由於第二初始電晶體M5導通，發光元件EL的陽極電壓為第二參考電壓。由於驅動電晶體M2導通且控制電晶體M3截止，第二節點N2的電壓變化為偏置電壓Vbias與第一閘極BG對應的第一閾值電壓Vth1的差值，即Vn2=Vbias-Vth1。為了保持第二存儲電容C2兩端的電壓差保持不變，第四節點N4上的電壓變化為Vbias-Vth1+Vref1-Vref2-Voff，且第四節點N4的電壓小於發光元件EL的導通電壓，發光元件EL維持不發光狀態。
請一併參閱圖4及圖7，其為畫素驅動電路300的驅動時序圖以及畫素驅動電路300在剩餘幀f2-fn內的寫入階段T3的電路示意圖。
在掃描線Sn上的信號無效、控制線EM(2n)上的第一控制信號和控制線EM(2n-1)的第二控制信號有效、緊鄰補償階段T2的剩餘幀f2-fn，使得畫素驅動電路300工作在寫入階段T3。在寫入階段T3，第一初始電晶體M1截止，第二初始電晶體M5、驅動電晶體M2、控制電晶體M3和重置電晶體M4導通。由於重置電晶體M4導通，第二節點N2的電壓變化為第二參考電壓Vref2。為了保持第一存儲電容C1兩端在補償階段T2的電壓差不變，第一節點N1的電壓變化為Vbias-(Vbais-Vth1)+Vref2，即Vth1+Vref2。由於控制電晶體M3導通，使得資料線Dm上的資料電壓Vdata提供至第三節點N3。由於資料電壓Vdata大於第一參考電壓Vref1，第二存儲電容C2進一步充電。此時，第二存儲電容C2上存儲的電壓為資料電壓Vdata和第二參考電壓Vref2的差值。
請一併參閱圖4及圖8，其為畫素驅動電路300的驅動時序圖以及畫素驅動電路300在剩餘幀f2-fn內的發光階段T4的電路示意圖。
在掃描線Sn上的信號和控制線EM(2n)上的第一控制信號無效、控制線EM(2n-1)的第二控制信號有效、且緊鄰寫入階段T3的剩餘幀f2-fn，使得畫素驅動電路300工作在發光階段T4。在發光階段T4，第一初始電晶體M1、控制電晶體M3以及重置電晶體M4均截止，驅動電晶體M2和第二初始電晶體M5導通。由於驅動電晶體M2導通，第二節點N2的電壓變化為第二參考電壓Voled。為了保持第一存儲電容C1兩端的電壓差在維持補償階段T2不變，第一節點N1的電壓變化為Vbias-(Vbais-Vth1)+Voled，即Vth1+Voled。同時，為了保持第二存儲電容C2兩端在寫入階段T3的電壓差不變，第三節點N3的電壓變化為資料電壓Vdata-Vref2+Voled。
由於，在第一幀f1內，驅動電晶體M2具有第一閾值電壓Vth1，在剩餘幀f2-fn內，驅動電晶體M2具有第二閾值電壓Vth2。
此時，驅動電流Ioled可藉由下述方式計算得出。
Ioled=k×(Vgs-Vth)2=k×[Vth1+Voled-Voled-Vth2]2=k×[(Vth1-Vth2)]2 (1)
請一併參閱圖9，其為多次試驗資料得出的第二閘極TG上的電壓和驅動電晶體M2的閾值電壓Vth之間變化曲線圖。從圖9中可以看出，第二閘極TG上的電壓和驅動電晶體M2的閾值電壓Vth之間呈線性變化，即，第三節點N3上的電壓和閾值電壓Vth之間呈線性變化。故，第三節點N3上的電壓和閾值電壓Vth之間的變化如下述公式。
Vth=a(Vn2-Vn3)+b (2)
其中，a和b均為常數，其分別根據圖9進行線性擬合得出。
在第一幀f1時，驅動電晶體M2的第一閾值電壓Vth1僅與第一參考電壓Vref1和第二參考電壓Vref2相關。第一閾值電壓Vth1根據公式2計算得出。
Vth1=a(Vn2-Vn3)+b=a(Vref1-Vref2)+b
在剩餘幀f2-fn時，驅動電晶體M2的第二閾值電壓Vth2僅與資料電壓Vdata和第二參考電壓Vref2相關。根據公式2計算得出：Vth2=a(Vn2-Vn3)+b=a(Vdata-Vref2)+b=a(Vref1+△V-Vref2)+b
△V表示在第一幀f1和剩餘幀f2-fn之間資料線Dm上的差值電壓。
將第一閾值電壓Vth1和第二閾值電壓Vth2代入公式1。
Ioled=k×[(Vth1-Vth2)]2 =k×{(a(Vref1-Vref2)+b-[a(Vref1+△V-Vref2)+b]}2=k×a2(Vref2-△V)2
其中，k由驅動電晶體M2的電流放大係數，其與驅動電晶體M2的遷移率及溝道寬度以及溝道長度的比例確定的比例常數相關，第二參考電壓Vref2為固定值，差值電壓△V與資料電壓Vdata相關。
由此可以看出，驅動電流Ioled與驅動電晶體M2的閾值電壓無關，僅與資料電壓Vdata相關。
綜上所述，採用上述結構的畫素驅動電路及顯示裝置，在第一幀，與多個畫素驅動電路依次進行初始，在最後一個畫素單元對應的畫素驅動電路完成初始後，與多個畫素單元對應的多個畫素驅動電路依次進行補償操作；在對應畫素驅動電路的驅動下且在剩餘幀內，與多個畫素單元對應的畫素驅動電路依次進行寫入操作，並且每個畫素單元對應的畫素驅動電路在完成寫入操作後進行發光操作，故可保證每個畫素單元的顯示效果不受閾值電壓影響。同時，採用雙閘極結構的驅動電晶體，利用第一閘極進行偏置電壓的寫入操作，利用第二閘極進行資料電壓的寫入操作，可減少畫素驅動電路的面積，更有利於顯示裝置的窄邊框設計。同時，畫素驅動電路為電流型驅動電路，發光元件上的驅動電流僅與資料電壓相關，可保證顯示裝置的均勻度和亮度恒定性。
請參閱圖10，其為第二實施方式之畫素單元10的驅動時序圖。圖10僅顯示了掃描線S1-S3對應畫素單元10的驅動時序。顯示裝置1進一步包括位於第一幀f1之前的消隱幀f0。其中，消隱幀f0用於重置發光元件EL的陽極。第一幀f1作為初始幀，用於初始驅動電晶體M2的第一閘極BG。剩餘幀f2-fn作為圖像顯示幀，用於驅動畫素單元10進行圖像顯示。在消隱幀f0，與多個畫素單元10對應的多個畫素驅動電路300依次工作在重置階段T0；在 第一幀f1，與多個畫素單元10對應的多個畫素驅動電路300同時工作在初始階段T1操作，並在完成初始操作後，與多個畫素單元10對應的多個畫素驅動電路300同時工作在補償階段T2，且資料線D1-Dm上均載入第一參考電壓Vref1；在剩餘幀f2-fn的任意一幀，與多個畫素單元10對應的多個畫素驅動電路300依次工作在寫入階段T3，並且每個畫素單元10對應的畫素驅動電路300在完成寫入操作後工作在發光階段T4，且資料線D1-Dm上載入資料電壓Vdata。其中，資料電壓Vdata大於第一參考電壓Vref1。
綜上所述，採用上述結構的畫素驅動電路及顯示裝置，在消隱幀，與多個畫素單元對應的多個畫素驅動電路依次進行重置；在第一幀內，與多個畫素單元對應的多個畫素驅動同時進行初始，並最後一個畫素單元對應的畫素驅動電路在完成初始操作後，與多個畫素單元對應的多個畫素驅動電路同時工作在補償階段；在剩餘幀的任意一幀，與多個畫素單元對應的多個畫素驅動電路依次工作在寫入階段，並且每個畫素單元對應的畫素驅動電路在完成寫入操作後工作在發光階段，故可保證每個畫素單元的顯示效果不受閾值電壓影響。同時，採用雙閘極結構的驅動電晶體，利用第一閘極進行偏置電壓的寫入操作，利用第二閘極進行資料電壓的寫入操作，可減少畫素驅動電路的面積，更有利於顯示裝置的窄邊框設計。同時，畫素驅動電路為電流型驅動電路，發光元件上的驅動電流僅與資料電壓相關，可保證顯示裝置的均勻度和亮度恒定性。進一步地，藉由增加消隱幀可將發光元件的初始操作和驅動電晶體的第一閘極的初始操作分開進行，使得所有畫素單元可在第一幀內同步進行初始操作。

Claims (10)

  1. 一種畫素驅動電路，為電流型畫素驅動電路；所述畫素驅動電路包括第一初始電晶體、驅動電晶體、控制電晶體、重置電晶體、第一存儲電容及發光元件；所述第一初始電晶體在接收掃描線上的掃描信號有效時提供偏置電壓給所述驅動電晶體；所述控制電晶體在接收一條控制線上的第一控制信號有效時將資料線上的電壓提供給所述驅動電晶體；所述重置電晶體在接收所述第一控制信號有效時重置所述發光元件；所述發光元件的陰極接收接地電壓；其改良在於：所述畫素驅動電路進一步包括第二存儲電容和第二初始電晶體；所述驅動電晶體為雙閘極電晶體，其包括第一閘極和第二閘極；所述第一閘極與所述第一初始電晶體的源極電性連接；所述第二閘極與所述控制電晶體的源極電性連接；所述第一存儲電容的兩端分別與所述第一閘極和所述驅動電晶體的源極電性連接；所述第二存儲電容的兩端分別與所述第二閘極和所述第二初始電晶體的源極電性連接；所述第二初始電晶體的閘極接收另一控制線上的第二控制信號，所述第二初始電晶體的源極與所述發光元件的陽極電性連接，所述第二初始電晶體的汲極與所述驅動電晶體的源極電性連接；所述第二初始電晶體用於在初始階段給所述第二存儲電容提供放電路徑。
  2. 如請求項1所述的畫素驅動電路，其中，所述驅動電晶體的閾值電壓與所述資料線上的電壓呈線性變化。
  3. 如請求項2所述的畫素驅動電路，其中，所述畫素驅動電路在第一幀內依次工作在初始階段和補償階段；在所述初始階段，所述第一閘極初始，所述發光元件停止發光並被重置；在所述補償階段，所述驅動電晶體的第一閾值電壓存儲於所述第一存儲電容。
  4. 如請求項3所述的畫素驅動電路，其中，在所述掃描線上的掃描信號和所述第一控制信號均有效且所述第二控制信號無效時，使得所述畫素驅動電路工作在所述初始階段；在所述初始階段，所述第一初始電晶體、所述控制電晶體、所述重置電晶體以及所述驅動電晶體均導通，所述偏置電壓被提供給所述第一閘極，以實現所述第一閘極的初始，所述資料線上的第一參考電壓提供給所述第二閘極；所述重置電晶體將第二參考電壓提供給所述驅動電晶體的源極，以重置所述驅動電晶體的源極，所述第二初始電晶體截止，使得所述第二存儲電容藉由所述發光元件進行放電直至所述發光元件的截止電壓，以重置所述發光元件的陽極所述發光元件不發光；在所述掃描線上的掃描信號和所述第二控制信號有效且所述第一控制信號無效時，使得所述畫素驅動電路工作在補償階段；在所述補償階段，所述第一初始電晶體以及所述驅動電晶體均導通，所述第二初始電晶體、所述控制電晶體及所述重置電晶體均截止，所述驅動電晶體的第一閾值電壓存儲於所述第一存儲電容上。
  5. 如請求項4所述的畫素驅動電路，其中，所述畫素驅動電路在所述第一幀後的任意一幀內依次工作在寫入階段和發光階段；在所述寫入階段，所述資料線上載入資料電壓，並將所述資料電壓提供給所述第二閘極，所述第二存儲電容存儲所述資料電壓和所述驅動電晶體的第二閾值電壓；所述發光階段，所述發光元件發光。
  6. 如請求項5所述的畫素驅動電路，其中，在所述掃描線上的掃描信號無效且所述第一控制信號和所述第二控制信號有效時，使得所述畫素驅動電路工作在寫入階段；在所述寫入階段，所述第一初始電晶體截止，所述第二初始電晶體、所述控制電晶體、所述重置電晶體以及所述驅動電晶體均導通，所述控制電晶體將所述資料電壓提供給所述第二閘極，所述第二存儲電容存儲所述資料電壓和所述驅動電晶體的第二閾值電壓；在所述掃描線上的掃描信號、所述第一控制信號均無效且所述第二控制信號有效時，使得所述畫素驅動電路工作在發光階段；在所述發光階段，所述第一初始電晶體、所述控制電晶體以及所述重置電晶體均截止，第二初始電晶體及所述驅動電晶體導通以驅動所述發光元件根據所述資料電壓發光。
  7. 如請求項2所述的畫素驅動電路，其中，所述畫素驅動電路工作在消隱幀、位於所述消隱幀後的第一幀及位於所述第一幀之後的剩餘幀；在所述消隱幀內，所述畫素驅動電路工作在重置階段以重置所述驅動電晶體的源極；在所述第一幀內，所述畫素驅動電路依次工作在初始階段和補償階段；在所述初始階段，所述第一閘極被初始，所述資料線上載入第一參考電壓；在所述補償階段，所述第一存儲電容存儲所述驅動電晶體的第一閾值電壓；在所述剩餘幀內，所述畫素驅動電路依次工作在寫入階段和發光階段；在所述寫入階段，所述資料線上載入資料電壓，並提供給所述第二閘極，所述第二存儲電容存儲所述資料電壓以及所述驅動電晶體的第二閾值電壓；在所述發光階段，所述驅動電晶體導通以驅動所述發光元件根據所述資料電壓發光。
  8. 一種具有畫素驅動電路的顯示裝置，包括多條掃描線、多條資料線以及多條控制線，所述掃描線與所述資料線相交，並共同定義多個畫素單元；每個所述畫素單元對應一條所述掃描線、一條所述資料線和兩條所述控制線；每個所述畫素單元對應一個畫素驅動電路；所述畫素驅動電路採用請求項1至7任一項所述的畫素驅動電路。
  9. 如請求項8所述的具有畫素驅動電路的顯示裝置，其中，所述顯示裝置包括第一幀和位於所述第一幀之後的剩餘幀；在所述第一幀，與多個所述畫素單元對應的所述畫素驅動電路依次工作在初始階段，在最後一個所述畫素單元對應的所述畫素驅動電路完成初始操作後，與多個所述畫素單元對應的多個所述畫素驅動電路依次工作在補償階段；在所述剩餘幀內，與多個所述畫素單元對應的多個所述畫素驅動電路依次工作在寫入階段，並且每個所述畫素單元對應的所述畫素驅動電路在完成寫入操作後工作在發光階段。
  10. 如請求項8所述具有畫素驅動電路的顯示裝置，其中，所述顯示裝置包括消隱幀、位於所述消隱幀後的第一幀及位於所述第一幀之後的剩餘幀；在所述消隱幀內，與多個所述畫素單元對應的多個所述畫素驅動電路依次工作在重置階段；在所述第一幀內，多個所述畫素單元對應的多個所述畫素驅動電路同時工作在初始階段，在所述初始階段後，與多個所述畫素單元對應的多個所述畫素驅動電路同時工作在補償階段；在所述剩餘幀的任意一幀，與多個所述畫素單元對應的多個所述畫素驅動電路依次工作在寫入階段，並且每個所述畫素單元對應的所述畫素驅動電路在完成寫入操作後工作在發光階段。
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