CN102346999A - Amoled像素电路及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种AMOLED像素电路及其驱动方法，包括呈n行m列矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个像素单元包括有机发光二极管OLED，n、m为自然数；其中，每行像素单元包括第一扫描控制线Sn1、第二扫描控制线Sn2和第三扫描控制线Sn2；所述有机发光二极管OLED连接在第六晶体管T6漏极和第二电源ELVSS之间；每行像素单元还包括具有阈值电压补偿晶体管T4和T8，具有漏电流补偿晶体管T1和T7，本发明通过设置具有阈值电压补偿晶体管和漏电流补偿晶体管，从而改善有源矩阵有机发光二极管的响应特性，显示具有均匀图像质量的图像。

Description

AMOLED像素电路及其驱动方法

技术领域

 本发明涉及一种像素电路及其驱动方法，尤其涉及一种AMOLED像素电路及其驱动方法。

背景技术

近年来，已经开发出相比阴极射线管来说重量轻且体积小的各种类型的平板显示装置。

在各种类型的平板显示装置中，由于有源矩阵有机发光显示装置使用自发光的有机发光二极管（OLED）来显示图像，通常具有响应时间短，使用低功耗进行驱动，相对更好的亮度和颜色纯度的特性，所以有机发光显示装置已经成为下一代显示装置的焦点。有机发光二极管可以用被动矩阵（PM）驱动，也可以用主动矩阵驱动（AM）。相比PM驱动，AM驱动具有显示的信息容量较大，功耗较低，器件寿命长，画面对比度高等优点，而PM驱动适用于低成本的、简单的显示器件。

对于大型有源矩阵有机发光显示装置，包括位于扫描线和数据线的交叉区域的多个像素。每个像素包括有机发光二极管和用于驱动所述有机发光二极管的像素电路。像素电路通常包括开关晶体管，驱动晶体管和存储电容器。

有源矩阵有机发光二极管的像素的特性受到驱动晶体管之间的差异和开关晶体管的漏电流的不利因素的影响，因此通过这样的多个像素显示的图像的质量均匀性和一致性较差。

图1是有源矩阵有机发光显示装置的传统像素的电路图。图1中，像素电路112中包括的晶体管是PMOS晶体管。

参见图1，有源矩阵有机发光二极管显示装置的传统像素包括有机发光二极管OLED，已经连接至数据线Dm和扫描控制线Sn以控制有机发光二进宫OLED的像素电路112。

有机二极管OLED的阳极连接至像素电路112，并且有机发光二极管OLED的阴极连接至第二电源ELVSS。有机发光二极管OLED发出具有与像素电路112所提供的电流对应的亮度的光。

当向扫描控制线Sn提供扫描信号时，像素电路112对应于供给数据线Dm的数据信号来控制供给有机发光二极管OLED的电流量。为此，像素电路112包括连接在第一电源ELVDD和有机发光二极管OLED阳极之间的第二晶体管T2（即驱动晶体管）、连接在第二晶体管T2的栅极和数据线Dm之间第一晶体管T1（即开关晶体管）以及连接在第二晶体管T2的栅极与第一电源ELVDD之间的第一电容器C1，其中第一晶体管T1的栅极连接至扫描控制线Sn。

第一晶体管T1的栅极连接至扫描控制线Sn，并且第一晶体管T1的源极（或漏极）连接至数据线Dm。第一晶体管T1的漏极（或源极）连接至第一电容器C1的一个端子。当从扫描控制线Sn向第一晶体管T1提供扫描控制信号时，第一晶体管T1导通，并且从数据线Dm供应的数据信号被供给第一电容器C1。此时，与数据信号对应的电压被存储到第一电容器C1。

第二晶体管T2的栅极连接至第一电容器C1的一个端子，并且第二晶体管T2的源极连接至第一电源ELVDD。第二晶体管T2的漏极连接至有机发光二极管OLED的阳极。第二晶体管T2对从第一电源ELVDD通过有机发光二极管OLED流到第二电源ELVSS的电流进行控制，该电流对应于存储在第一电容器C1中的电压。

第一电容器C1的一个端子连接至第二晶体管T2的栅极，并且第一电容器C1的另一个端子连接至第一电源ELVDD。与数据信号对应的电压被充入到第一电容器C1。

传统像素通过对应于第一电容器C1中所充入的电压向有机发光二极管OLED供应电流来控制有机发光二极管的亮度，显示具有预定亮度的图像，如图1所示。然而，在这种传统的有源矩阵有机发光二极管显示装置中，由于第二晶体管T2的阈值电压变化和第一晶体管T1的漏电流，很难显示具有均匀亮度的图像。

例如在不同像素中由于第二晶体管T2的阈值电压的差异，使得在加入相同的栅极驱动电压时流过有机发光二极管OLED的电流不一致，照成有机发光二极管OLED的亮度的不一致，各个像素响应同一数据信号，产生具有不同亮度的光，从而很难显示具有均匀亮度的图像。

再如由于第一晶体管T1的漏电流造成第二晶体管T2的栅极电压发生改变，造成流过有机发光二极管OLED的电流发生改变，引起的有机发光二极管OLED的亮度在发光时间段期间发生改变，而引起显示图像质量恶化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种AMOLED像素电路及其驱动方法，改善有源矩阵有机发光二极管的响应特性，显示具有均匀图像质量的图像。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种AMOLED像素电路，包括呈n行m列矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个像素单元包括有机发光二极管OLED，n、m为自然数；其中：

每行像素单元包括第一扫描控制线Sn1、第二扫描控制线Sn2和第三扫描控制线Sn2；所述有机发光二极管OLED连接在第六晶体管T6漏极和第二电源ELVSS之间；每行像素单元还包括：

第一晶体管T1，连接在第二节点N2和第七晶体管T7源极之间，其栅极连接第三扫描控制线Sn3；第二晶体管T2，连接在数据线Dm和第三晶体管T3的漏极之间，其栅极连接到第二扫描控制线Sn2；第三晶体管T3，连接在第一节点N1和第六晶体管T6源极之间，其栅极接到第二节点N2；第一电容器C1，连接在第二节点N2和第一电源ELVDD之间；

第四晶体管T4，连接在第三晶体管T3的栅极和第八晶体管T8的源极之间，其栅极连接到第二扫描控制线Sn2；第五晶体管T5，连接在第一电源ELVDD和第一节点N1之间，其栅极连接到第一扫描控制线Sn1；第六晶体管T6，连接在第三晶体管T3漏极和有机发光二极管OLED阳极之间，其栅极连接到第一扫描控制线Sn1；第七晶体管T7，连接在第一晶体管T1漏极和第三电源ELVL之间，其栅极连接到第三扫描控制线Sn3；第八晶体管T8，连接在第四晶体管T4漏极和第一节点N1之间，其栅极连接到第二扫描控制线Sn2；

所述第三电源ELVL由外部驱动电路实时调节产生，所述第三电源ELVL与第二节点N2的电压差的绝对值等于第二节点N2与第一电源ELVDD的电压差的绝对值。

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述AMOLED像素电路驱动方法，其中，所述方法包括如下步骤：

将每行像素的行扫描周期分为第一时间段t1、第二时间段t2和第三时间段t3；

首先，在第一时间段t1期间，扫描驱动器输出低电平控制信号到第三扫描控制线Sn3，打开第一晶体管T1和第七晶体管T7，在每一帧中将第二节点N2的电位复位成第三电源ELVL；

其后，在设置为编程时间段的第二时间段t2期间，扫描驱动器输出低电平控制信号到第二扫描控制线Sn2，打开第二晶体管T2、第八晶体管T8和第四晶体管T4；由于第二节点N2在第一时间段t1期间被初始化，所以第三晶体管T3导通，对第一电容器C1充电，最终充电结束时的电压值为来自数据线Dm的数据信号Vdata和第三晶体管T3的阈值电压之间的差值；

最后，在第三时间段t3期间，扫描驱动器输出低电平控制信号到第一扫描控制线Sn1，打开第五晶体管T5和第六晶体管T6，驱动电流沿第一电源ELVDD经第五晶体管T5、第三晶体管T3、第六晶体管T6和有机发光二极管OLED的路径流到第二电源ELVSS，当前行像素正常发光显示图像。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的AMOLED像素电路及其驱动方法，通过设置具有阈值电压补偿晶体管和漏电流补偿晶体管，从而改善有源矩阵有机发光二极管的响应特性，显示具有均匀图像质量的图像。

 

附图说明

图1为现有的有源矩阵有机发光二极管像素等效电路图；

图2为本发明有源矩阵有机发光显示装置结构示意图；

图3为本发明有源矩阵有机发光显示装置的像素等效电路图；

图4为本发明有源矩阵有机发光显示装置的像素驱动信号波形图。

 

图中：

10 显示单元       20 扫描驱动器      30 数据驱动器

101 像素

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图2为本发明有源矩阵有机发光显示装置结构示意图。

请参见图2，本发明的有源矩阵有机发光显示装置包括：显示单元10、扫描驱动器20和数据驱动器30；所述显示单元10包括多个像素101，所述多个像素101以矩阵形式布置在扫描控制线Sn1、Sn2和Sn3、以及数据线D1至Dm的交叉区域。

将每个像素101连接到扫描控制线（例如，Sn1、Sn2和Sn3）和数据线（所述数据线连接到像素101本身所在的一列像素101）。例如，将位于第i行和第j列的像素101连接到第i扫描控制线Si1、Si2和Si3以及第j数据线Dj，i, j为自然数。

每个像素101在扫描控制线提供扫描控制信号的第一时间段期间被初始化，并且像素101在扫描控制线提供的扫描控制信号的第二时间段接受从数据线提供的数据信号。在第三时间段期间像素101通过发射具有与数据信号相应的亮度光来显示图像，在所述第三时间段期间，在扫描控制线提供的扫描控制信号之后跃迁到合适的电平，从而向在各个像素101中设置的有机发光二极管提供电流。

同时，显示单元10接收从外部（例如，从电源）提供的从第一电源ELVDD，第二电源ELVSS和第三电源ELVL。第一电源ELVDD和第二电源ELVSS分别用作高电平电压源和低电平电压源。第一电源ELVDD和第二电源ELVSS用作像素101的驱动电源。第三电源ELVL用于补充第三晶体管栅极由于漏电流造成的电压的变化。

 扫描驱动器20产生于外部提供（例如，从定时控制单元提供）的扫描控制信号相应的扫描控制信号。将由扫描控制器20产生的扫描控制信号分别通过扫描控制线S1至Sn顺序地提供给像素101。

数据驱动器30产生与外部提供（例如，从定时控制单元提供）的数据和数据控制信号相应的数据信号。将由数据驱动器30产生的数据信号通过数据线D1至Dm与扫描信号同步地提供给像素101。

图3为本发明有源矩阵有机发光显示装置的像素等效电路图。

请继续参照图3，本发明实施例的像素101包括：有机发光二极管OLED，连接在第一电源ELVDD和第二电源ELVSS之间；第一晶体管T1和第七晶体管T7，在扫描控制信号提供给扫描控制线Sn3时间段期间，所述第一晶体管T1和第七晶体管T7将第三电源电压ELVL提供给第二节点N2；像素驱动电路连接在第一电源ELVDD和有机发光二极管之间，用于向有机发光二极管OLED提供驱动电流。

在将扫描控制信号提供给扫描控制线Sn3的时间段期间，第一晶体管T1和第七晶体管T7导通，从而将第三电源ELVL的电压提供给第二节点N2。

即，第一晶体管T1和第七晶体管T7在像素101的初始化时间段期间向第二节点N2提供恒定的电压。在图3中的显示的实施例中，将复位电压设置为第三电源ELVL。

第二晶体管T2连接在数据线Dm和第三晶体管T3的漏极之间，第二晶体管T2的栅极连接到扫描控制线Sn2。在将扫描控制信号提供给扫描控制线Sn2的时间段，第二晶体管T2导通，从而将从数据线Dm提供的数据信号提供给像素101。

第三晶体管T3连接在第一节点N1和第六晶体管T6之间，第三晶体管T3的栅极连接到第二节点N2。第三晶体管T3控制从与第二晶体管T2提供的数据信号相应的在像素101的发光时间段期间流向有机发光二极管OLED的驱动电流的幅度。

第四晶体管T4连接在第八晶体管T8的源极和第二节点N2之间，第四晶体管T4的栅极连接到扫描控制线Sn2。在将扫描控制信号提供给扫描控制线Sn2的时间段期间，第四晶体管T4和第八晶体管T8共同导通，从而将第三晶体管T3的源极和第二节点N2连接。

第五晶体管T5连接在第一电源ELVDD和第一节点N1之间，第五晶体管T5的栅极连接到扫描控制线Sn1。当从扫描控制线提供的扫描控制信号跃迁到低电平时，第五晶体管T5导通，则第三晶体管T3的源极被连接到第一电源ELVDD。

第六晶体管T6连接在第三晶体管T3和有机发光二极管OLED之间。第六晶体管T6的栅极连接扫描控制线Sn1。在将高电平扫描控制信号提供给扫描控制线Sn1的时间段，第六晶体管T6截止，从而可防止驱动电流被提供给有机发光二极管OLED。在扫描控制信号跃迁到低电平的发光时间段期间，第六晶体管T6导通，从而第三晶体管被连接到有机发光二极管OLED，第三晶体管T3提供给有机发光二极管驱动电流。

第七晶体管T7在像素101的初始化时间段期间通过第一晶体管T1向第二节点N2提供恒定的电压。第七晶体管T7连接在第一晶体管T1和第三电源ELVL之间，第七晶体管T7的栅极连接到第三扫描控制信号Sn3，当从扫描控制线Sn3提供的扫描控制信号跃迁到低电平时，第七晶体管T7导通，第一晶体管T1被连接到第三电源ELVL，在图3中的显示的实施例中，将复位电压设置为第三电源ELVL。

第八晶体管T8连接在第四晶体管T4的漏极和第一节点N1之间，第八晶体管T8的栅极连接到扫描控制线Sn2。在将扫描控制信号提供给扫描控制线Sn2时间段期间，第四晶体管T4和第八晶体管T8共同导通，从而将第三晶体管T3的源极和第二节点N2连接。

第一电容器C1连接在第二节点N2和第一电源ELVDD之间。在将扫描控制信号提供给扫描控制线Sn3时间段期间，通过第一晶体管T1和第七晶体管T7提供第三电源电压ELVL来初始化第一电容器C1。其后，在将扫描控制信号提供给扫描控制线S2时间段期间，将与经过第二晶体管T2，第三晶体管T3，第八晶体管T8和第四晶体管T4提供的数据信号相应的电压存储在第一电容器C1中。

有机发光二极管OLED连接在像素电路112和第二电源ELVSS之间。在像素101的发光时间段期间，有机发光二极管OLED将发射与经过第一电源ELVDD、第五晶体管T5、第三晶体管T3和第六晶体管T6提供的驱动电流相应的光。

在像素101中，由于驱动晶体管（例如，第三晶体管T3）阈值电压的不一致，导致流过有机发光二极管OLED的电流不一致。像素101亮度的一致性会变差，图像的质量会不均匀。

设置了第四晶体管T4和第八晶体管T8，用于在每一帧的初始化时间段期间补偿驱动晶体管（例如，第三晶体管T3）的阈值电压的变化，防止上面描述的问题。

在像素101中，由于第四晶体管T4和第八晶体管T8的漏电流，第二节点N2电压在每一帧的发光时间段期间电压发生改变，具体的讲，第一电源ELVDD 的电流经过第四晶体管T4和第八晶体管T8，流入第二节点N2，使得第一电容器C1存储的电压升高，从而导致流过有机发光二极管OLED的电流发生改变。像素101亮度的稳定性会变差，图像闪烁严重。

设置了与第四晶体管T4和第八晶体管T8对称的第一晶体管T1和第七晶体管T7，以及第三电压源ELVL，用于在每一帧的发光时间段期间补偿第四晶体管T4和第八晶体管T8的漏电流，防止上面描述的问题。第四晶体管T4、第八晶体管T8和第一晶体管T1和第七晶体管T7是完全一致的；第一晶体管T1和第七晶体管T7可以减小经过第一电源ELVDD、第四晶体管T4和第八晶体管T8流入的漏电流导致的第一电容器存储电压的升高。第三电源ELVL的电压低于第二节点N2的电压，电压差值为VD1；第一电源ELVDD的电压高于第二节点N2的电压，电压差值为VD2；VD1等于VD2，从而使得通过第一电源ELVDD、第四晶体管T4和第八晶体管T8流入第二节点N2的漏电流等于通过第三电源ELVL、第一晶体管T1和第七晶体管T7流出第二节点N2的漏电流。从而改善了像素101的闪烁的特性，并显示具有均衡图像质量的图像。

图4为本发明有源矩阵有机发光显示装置的像素驱动信号波形图。

请继续参照图4，将每行像素的行扫描周期分为第一时间段t1、第二时间段t2和第三时间段t3，时间段t0是切换间隔，避免电路时序冲突，工作状态发生错误。在设置为初始化时间段的第一时间段t1期间，首先将低电平的扫描控制信号Sn3提供给像素101；因此，第一晶体管T1和第七晶体管T7通过低电平的扫描控制信号Sn3而导通。从而，第三电源ELVL的电压被提供给第二节点N2；这里，将第三电源ELVL设计为低于第二节点N2在每帧发光时间段期间的合适值，使得第三电源ELVL与第二节点N2的电压差的绝对值等于第二节点N2与第一电源ELVDD的电压差的绝对值；所述第三电源ELVL由外部驱动电路实时调节产生（例如0V，可以采用现有各种实时调节电路，与产生ELVDD和ELVSS电压信号的方式相同，可采用的电源芯片的类型包括升压芯片，降压芯片，电压反转芯片，DC-DC转换器，LDO等等，在有源矩阵有机发光显示装置出厂时，或在使用一段时间后根据需要进行调校，在此不再一一详述)，第一电源ELVDD是高电平5V,第二电源ELVSS为低电平-5V。

在图3中显示的本发明的实施例中，在第一时间段t1期间，可通过第一晶体管T1和第七晶体管T7将第三电源ELVL的电压作为复位电压提供给第二节点N2，从而在每一帧中第二节点N2可被恒定地复位成第三电源ELVL。

其后，在设置为编程时间段的第二时间段t2期间，将低电平的扫描控制信号Sn2提供给像素101；然后，第二晶体管T2、第八晶体管T8和第四晶体管T4响应低电平的扫描控制信号Sn2而导通；通过第八晶体管T8和第四晶体管T4而被二极管连接的第三晶体管T3导通(当第八晶体管T8和第四晶体管T4导通时，第三晶体管T3导通，等效为一个二极管导通工作)；由于第二节点N2在第一时间段t1期间被初始化，所以第三晶体管T3在正向（与高电平第一电源ELVDD相连的源极或漏极）被二极管连接。

因此，经第二晶体管T2、第八晶体管T8和第四晶体管T4将提供给数据线Dm的数据信号Vdata提供给第二节点N2；此时，由于第三晶体管T3被二极管连接，所以与数据信号Vdata和第三晶体管T3的阈值电压之间的差值相应的电压被提供给第二节点N2；提供给第二节点N2的电压对第一电容器C1充电。

其后，在设置为发光时间段的第三时间段t3期间，扫描控制信号Sn1跃迁到低电平；然后，第五晶体管T5和第六晶体管T6通过扫描控制信号Sn1而导通；因此，驱动电流沿第一电源ELVDD经第五晶体管T5、第三晶体管T3、第六晶体管T6和有机发光二极管OLED的路径流到第二电源ELVSS。

这里，第三晶体管T3响应于提供给第三晶体管T3的阈值电压相应的电压存储在第一电容器C1中，所以在第三时间段t3期间对于第三晶体管T3的阈值电压进行补偿。

综上所述，本发明提供的AMOLED像素具有阈值电压补偿晶体管（例如，第四晶体管T4和第八晶体管T8），所述阈值电压补偿晶体管在开始时间段t1将阈值电压的信息存储到第一电容器C1，从而改善像素的亮度特性，可以显示具有均衡的图像质量的图像；每个像素具有漏电流补偿晶体管（例如，第一晶体管T1和第七晶体管T7），所述漏电流补偿晶体管用于在像素的发光阶段t3补偿由于阈值电压补偿晶体管（例如，第四晶体管T4和第八晶体管T8）的漏电流造成的驱动晶体管（例如，第三晶体管T3）的栅极电压的变化，从而可改善像素的闪烁特性，显示具有低闪烁图像质量的图像。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (2)

1.一种AMOLED像素电路，包括呈n行m列矩阵分布的像素单元，所述像素单元通过数据线和数据驱动器相连，通过扫描线和扫描驱动器相连，每个像素单元包括有机发光二极管OLED，n、m为自然数；其特征在于：

每行像素单元包括第一扫描控制线Sn1、第二扫描控制线Sn2和第三扫描控制线Sn2；所述有机发光二极管OLED连接在第六晶体管T6漏极和第二电源ELVSS之间；

每行像素单元还包括：

第一晶体管T1，连接在第二节点N2和第七晶体管T7源极之间，其栅极连接第三扫描控制线Sn3；第二晶体管T2，连接在数据线Dm和第三晶体管T3的漏极之间，其栅极连接到第二扫描控制线Sn2；第三晶体管T3，连接在第一节点N1和第六晶体管T6源极之间，其栅极接到第二节点N2；第一电容器C1，连接在第二节点N2和第一电源ELVDD之间；

第四晶体管T4，连接在第三晶体管T3的栅极和第八晶体管T8的源极之间，其栅极连接到第二扫描控制线Sn2；第五晶体管T5，连接在第一电源ELVDD和第一节点N1之间，其栅极连接到第一扫描控制线Sn1；第六晶体管T6，连接在第三晶体管T3漏极和有机发光二极管OLED阳极之间，其栅极连接到第一扫描控制线Sn1；第七晶体管T7，连接在第一晶体管T1漏极和第三电源ELVL之间，其栅极连接到第三扫描控制线Sn3；第八晶体管T8，连接在第四晶体管T4漏极和第一节点N1之间，其栅极连接到第二扫描控制线Sn2；

所述第三电源ELVL由外部驱动电路实时调节产生，所述第三电源ELVL与第二节点N2的电压差的绝对值等于第二节点N2与第一电源ELVDD的电压差的绝对值。

2.一种如权利要求1所述的AMOLED像素电路驱动方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将每行像素的行扫描周期分为第一时间段t1、第二时间段t2和第三时间段t3；

首先，在第一时间段t1期间，扫描驱动器输出低电平控制信号到第三扫描控制线Sn3，打开第一晶体管T1和第七晶体管T7，在每一帧中将第二节点N2的电位复位成第三电源ELVL；

其后，在设置为编程时间段的第二时间段t2期间，扫描驱动器输出低电平控制信号到第二扫描控制线Sn2，打开第二晶体管T2、第八晶体管T8和第四晶体管T4；由于第二节点N2在第一时间段t1期间被初始化，所以第三晶体管T3导通，对第一电容器C1充电，最终充电结束时的电压值为来自数据线Dm的数据信号Vdata和第三晶体管T3的阈值电压之间的差值；

最后，在第三时间段t3期间，扫描驱动器输出低电平控制信号到第一扫描控制线Sn1，打开第五晶体管T5和第六晶体管T6，驱动电流沿第一电源ELVDD经第五晶体管T5、第三晶体管T3、第六晶体管T6和有机发光二极管OLED的路径流到第二电源ELVSS，当前行像素正常发光显示图像。

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