CN104376815B - 像素驱动电路、方法、显示面板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种像素驱动电路、方法、显示面板和显示装置。所述像素驱动电路包括驱动晶体管、开关控制单元和阈值控制单元，其中，驱动晶体管为浮栅晶体管；阈值控制单元在每一显示周期内，当扫描信号有效时，控制通过可编程电压调制信号将该驱动晶体管的控制栅的电位充电至预定阈值控制电位，并在扫描信号无效时控制维持驱动晶体管的控制栅的电位为预定阈值控制电位，以将驱动晶体管的阈值电压控制在预定阈值电压范围内。本发明解决现有的电压驱动模式的OLED像素电路由于晶体管的制作工艺过程中结晶稳定性以及掺杂均一性，从而使OLED像素电路中部分晶体管的阈值电压发生漂移而导致的在显示画面时容易产生画面色度或者灰度不均匀的问题。

Description

像素驱动电路、方法、显示面板和显示装置

技术领域

本发明涉及显示领域，特别是涉及一种像素驱动电路、方法、显示面板和显示装置。

背景技术

OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)器件具有主动发光，抗震性好，视角广，操作温度宽，对比度高，可实现柔性显示等优点，被公认为液晶显示领域的换代产品，同时，随着发光效率和寿命逐年上升，OLED器件除可用于显示外，也能广泛的应用于照明领域。

OLED器件的基本结构为在基板上以透明电极层为阳极和金属层为阴极之间依次蒸镀空穴注入层、空穴传输层和电子注入层，设置在透明电极层和金属层之间的各层均为有机半导体材料。当OLED器件获取到适当的电力供应时，空穴和电子分别从阳极和阴极注入，然后经空穴和电子传输层传导至发光层，并在发光材料层发生辐射复合，发光材料层的外层电子吸收能量后处于激发态，辐射跃迁实现发光。

常见的OLED器件有电压驱动和电流驱动两种方式。电压驱动方式电路简单，操作简单，但容易由于OLED器件在制作工艺过程中多晶硅的结晶的掺杂的不均匀造成各个晶体管的阈值电压不一样，造成电学机制上的显示画面Mura(色度或者灰度不均匀)不良。由于多晶硅的结晶和掺杂工艺不易受控制，容易使各个晶体管的阈值电压不一致，阈值电压发生漂移，在画面显示时，无法达到我们所需要的电流驱动OLED器件进行有效显示，造成画面出现电学机制上的Mura类不良。

如图1所示，为现有技术提供的像素驱动电路图，该像素驱动电路包括开关晶体管T1、驱动晶体管T2和存储电容C，其中开关晶体管T1与数据线Data连接，驱动晶体管T2与OLED器件O1连接。驱动晶体管T2的栅极与存储电容C相连。当扫描到当前的扫描线Scan时，所在行的开关晶体管T1打开，数据线Data在开关晶体管T1打开的过程中对存储电容C进行充电，保存数据信号，同时驱动晶体管T2打开，对OLED器件O1进行驱动，使其发光。扫描线扫描下一级时，也即开关晶体管T1处于关闭状态时，存储电容C在扫描周期内完成电荷的存储动作，在开关晶体管T1截止时间内继续保持驱动晶体管T2的栅极的原来的电势，从而达到驱动OLED器件O1在一个周期内持续稳定发光。实际制作过程中，由于多晶硅的结晶和掺杂工艺不易受控制，容易使各个晶体管的阈值电压不一致，阈值电压发生漂移，造成画面出现电学机制上的Mura类不良。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种像素驱动电路、方法、显示面板和显示装置，解决现有的电压驱动模式的OLED像素电路由于晶体管的制作工艺过程中结晶稳定性以及掺杂均一性，从而使OLED像素电路中部分晶体管的阈值电压发生漂移而导致的在显示画面时容易产生画面色度或者灰度不均匀的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种像素驱动电路，包括驱动晶体管、开关控制单元和阈值控制单元，其中，所述驱动晶体管为浮栅晶体管；

所述驱动晶体管，第一极接入驱动电压，第二极与OLED器件连接；

所述开关控制单元，分别接入扫描信号和数据信号，并与所述驱动晶体管的信号栅连接，用于在每一显示周期内，当所述扫描信号有效时，控制通过所述数据信号将该驱动晶体管的信号栅的电位充电至预定开关控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管的信号栅的电位为预定开关控制电位，以控制所述驱动晶体管导通而驱动所述OLED器件；

所述阈值控制单元，分别接入所述扫描信号和可编程电压调制信号，并与所述驱动晶体管的控制栅连接，用于在每一显示周期内，当所述扫描信号有效时，控制通过所述可编程电压调制信号将该驱动晶体管的控制栅的电位充电至预定阈值控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管的控制栅的电位为预定阈值控制电位，以将所述驱动晶体管的阈值电压控制在预定阈值电压范围内。

实施时，所述开关控制单元包括：

第一晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极接入所述数据信号，第二极与所述驱动晶体管的信号栅连接；

以及，第一存储电容，第一端与所述第一晶体管的第二极连接，第二端接地。

实施时，所述阈值控制单元包括：

第二晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极接入可编程电压调制信号，第二极与所述驱动晶体管的控制栅连接；

以及，第二存储电容，第一端与所述第二晶体管的第二极连接，第二端接地。

本发明还提供了一种像素驱动方法，用于驱动上述的像素驱动电路，包括：在每一显示周期内，

当所述扫描信号有效时，开关控制单元控制通过所述数据信号将驱动晶体管的信号栅的电位充电至预定开关控制电位，当所述扫描信号无效时，开关控制单元控制维持所述驱动晶体管的信号栅的电位为预定开关控制电位，以控制所述驱动晶体管导通而驱动OLED器件；

当所述扫描信号有效时，阈值控制单元控制通过所述可编程电压调制信号将所述驱动晶体管的控制栅的电位充电至预定阈值控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管的控制栅的电位为预定阈值控制电位，以将所述驱动晶体管的阈值电压控制在预定阈值电压范围内。

本发明还提供了一种显示面板，包括数据线、扫描线和发光元件，所述扫描线输出扫描信号，所述数据线输出数据信号；所述显示面板还包括上述的像素驱动电路；

所述扫描线分别与所述像素驱动电路包括的开关单元和控制单元连接；

所述数据线与所述像素驱动电路包括的开关单元连接；

所述发光元件与所述像素驱动电路包括的驱动晶体管的第二极连接。

本发明还提供了一种显示装置，包括上述的显示面板。

与现有技术相比，本发明所述的像素驱动电路、方法、显示面板和显示装置，采用浮栅晶体管作为驱动晶体管，利用浮栅晶体管的阈值可控的特性，阈值控制单元利用外部的可编程电压调制信号对浮栅晶体管的阈值电压进行调控，达到即使驱动晶体管在制作工艺中产生阈值漂移的现象，也能通过外部手段达到驱动晶体管的阈值控制在预定阈值电压范围内，有效解决显示画面时容易产生画面色度或者灰度不均匀的问题。

附图说明

图1是现有的像素驱动电路的电路图；

图2是本发明实施例所述的像素驱动电路的结构示意图；

图3是本发明一具体实施例所述的像素驱动电路的电路图；

图3A是如图3所示的具体实施例所述的像素驱动电路的工作时序图；

图4是如图3所示的像素驱动电路在调试阶段的信号时序图；

图5是如图3所示的像素驱动电路在工作阶段的信号时序图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图2所示，本发明实施例所述的像素驱动电路，包括驱动晶体管TD、开关控制单元21和阈值控制单元22，其中，所述驱动晶体管TD为浮栅晶体管；

所述驱动晶体管TD，第一极接入驱动电压Vdd，第二极与OLED器件O1的阳极连接；

所述开关控制单元21，分别接入扫描线Scan上的扫描信号和数据线Data上的数据信号，并与所述驱动晶体管TD的信号栅连接，用于在每一显示周期内，当所述扫描信号有效时，控制通过所述数据信号将该驱动晶体管TD的信号栅的电位充电至预定开关控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管TD的信号栅的电位为预定开关控制电位，以控制所述驱动晶体管导通而驱动所述OLED器件O1；

所述阈值控制单元22，分别接入所述扫描线Scan上扫描信号和可编程电压调制信号Vadj，并与所述驱动晶体管TD的控制栅连接，用于在每一显示周期内，当所述扫描信号有效时，控制通过所述可编程电压调制信号Vadj将该驱动晶体管TD的控制栅的电位充电至预定阈值控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管TD的控制栅的电位为预定阈值控制电位，以将所述驱动晶体管TD的阈值电压控制在预定阈值电压范围内；

OLED器件O1的阴极与地端GND连接。

本发明实施例所述的像素驱动电路，采用浮栅晶体管作为驱动晶体管，利用浮栅晶体管的阈值可控的特性，阈值控制单元利用外部的可编程电压调制信号Vadj对浮栅晶体管的阈值电压进行调控，达到即使驱动晶体管在制作工艺中产生阈值漂移的现象，也能通过外部手段达到驱动晶体管的阈值控制在预定阈值电压范围内，有效解决显示画面时容易产生画面色度或者灰度不均匀的问题。

在图2中，TD的第一极为漏极，TD的第二极为源极。

本发明所有实施例中采用的晶体管均可以为薄膜晶体管或场效应管或其他特性相同的器件。在本发明实施例中，为区分晶体管除栅极之外的两极，其中第一极可以为源极或漏极，第二极可以为漏极或源极。此外，按照晶体管的特性区分可以将晶体管分为n型晶体管或p型晶体管。在本发明实施例提供的驱动电路中，所有晶体管均是以p型晶体管为例进行的说明，可以想到的是在采用n型晶体管实现时是本领域技术人员可在没有做出创造性劳动前提下轻易想到的，因此也是在本发明的实施例保护范围内的。

在具体实施时，所述开关控制单元可以包括：

第一晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极接入所述数据信号，第二极与所述驱动晶体管的信号栅连接；

以及，第一存储电容，第一端与所述第一晶体管的第二极连接，第二端接地。

在具体实施时，所述阈值控制单元包括：

第二晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极与可编程电压调制信号线连接，第二极与所述驱动晶体管的控制栅连接；

以及，第二存储电容，第一端与所述第二晶体管的第二极连接，第二端接地。

如图3所示，根据一种具体实施方式，所述开关控制单元包括第一晶体管T1和第一存储电容C1，其中，

所述第一晶体管T1为n型晶体管；

所述第一晶体管T1，栅极与所述扫描线Scan连接，漏极与数据线Data连接，源极与驱动晶体管TD的信号栅连接；

所述第一存储电容C1，第一端与所述第一晶体管T1的源极连接，第二端与地端GND连接；

所述阈值控制单元包括第二晶体管T2和第二存储电容C2，其中，

所述第二晶体管T2为n型晶体管；

所述第二晶体管T2，栅极与所述扫描线Scan连接，漏极接入可编程电压调制信号Vadj，源极与所述驱动晶体管TD的控制栅连接；

所述第二存储电容C2，第一端与所述第二晶体管T2的源极连接，第二端与地端GND连接；

在图3中，A点为与TD的信号栅连接的节点，B点为与TD的控制栅连接的节点。

在实际操作时，第一晶体管T1和/或第二晶体管T2可以替换为p型晶体管，只需将扫描信号相应更改为低电平有效即可，晶体管类型的更换为本领域技术人员常用技术手段，在此不再赘述。

如图3所示的具体实施例所述的像素驱动电路的工作原理如下：在每一显示周期：如图3A所示，

在预充电阶段S1，扫描线Scan上的扫描信号为高电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2都打开，通过数据线Data上的数据信号对第一存储电容C1进行充电，通过可编程电压调制信号Vadj对C2充电，A点的电位和B点的电位持续升高，直到T1断开；

在发光阶段S2，扫描线Scan上的扫描信号跳变为低电平，第一晶体管T1和第二晶体管T2都断开，第一存储电容C1维持驱动晶体管TD的信号栅的电位不变，即A点的电位维持不变；驱动晶体管TD持续导通以驱动OLED器件O1发光，直到下一显示周期；第二存储电容C2维持驱动晶体管TD的控制栅的电位不变，即B点的电位维持不变，以控制驱动晶体管TD的阈值电压不变，直到下一显示周期；

在复位阶段S3，扫描线Scan上的扫描信号跳变为高电平，数据线Data上的数据信号维持为低电平直至下一个显示周期开始，T1和T2都导通，C1和C2开始放电，以使得TD的信号栅的电位和TD的控制栅的电位复位。

下面通过图4和图5来说明如何确定控制驱动晶体管TD的阈值电压不变的可编程电压调制信号Vadj：

如图4所示，本发明实施例所述的像素驱动电路处于调试阶段，在调试阶段Vadj可编程，通过多次的调试来最终得到使得浮栅晶体管的阈值电压Vth均匀的可编程电压调制信号Vadj；

如图5所示，当确定了可以使得浮栅晶体管的阈值电压Vth均匀的可编程电压调制信号Vadj后，控制使得本发明实施例所述的像素驱动电路正式开始工作。

需要说明的是，图4和图5是选取可编程电压调制信号Vadj时的调试阶段的各信号的时序图如图4，经过多次试验以选取可以使得TD的阈值电压在预定阈值电压范围内(即阈值电压不存在漂移)，经试验确定最优的Vadj后，在实际工作时即采用该Vadj。

在图4和图5中，Vdata是数据线Data上的数据信号，Vscan-1是第一行扫描信号，Vscan-n是第n行扫描信号，n为大于1的整数。

本发明实施例所述的像素驱动方法，用于驱动上述的像素驱动电路，包括：在每一显示周期内，

当所述扫描信号有效时，开关控制单元控制通过所述数据信号将驱动晶体管的信号栅的电位充电至预定开关控制电位，当所述扫描信号无效时，开关控制单元控制维持所述驱动晶体管的信号栅的电位为预定开关控制电位，以控制所述驱动晶体管导通而驱动OLED器件；

当所述扫描信号有效时，阈值控制单元控制通过所述可编程电压调制信号将所述驱动晶体管的控制栅的电位充电至预定阈值控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管的控制栅的电位为预定阈值控制电位，以将所述驱动晶体管的阈值电压控制在预定阈值电压范围内。

本发明实施例所述的显示面板，包括数据线、扫描线和发光元件，所述扫描线输出扫描信号，所述数据线输出数据信号；所述显示面板还包括上述的像素驱动电路；

所述扫描线分别与所述像素驱动电路包括的开关单元和控制单元连接；

所述数据线与所述像素驱动电路包括的开关单元连接；

所述发光元件与所述像素驱动电路包括的驱动晶体管的第二极连接。

本发明实施例所述的显示装置包括上述的显示面板。

本发明实施例所述的显示面板优选为AMOLED(Active Matrix/Organic LightEmitting Diode，有源矩阵有机发光二极管)显示面板，本发明实施例所述的显示装置优选为AMOLED显示装置。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种像素驱动电路，其特征在于，包括驱动晶体管、开关控制单元和阈值控制单元，其中，所述驱动晶体管为浮栅晶体管；

所述驱动晶体管，第一极接入驱动电压，第二极与OLED器件的阳极连接；

所述开关控制单元，分别接入扫描信号和数据信号，并与所述驱动晶体管的信号栅连接，用于在每一显示周期内，当所述扫描信号有效时，控制通过所述数据信号将该驱动晶体管的信号栅的电位充电至预定开关控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管的信号栅的电位为预定开关控制电位，以控制所述驱动晶体管导通而驱动所述OLED器件；

所述阈值控制单元，分别接入所述扫描信号和可编程电压调制信号，并与所述驱动晶体管的控制栅连接，用于在每一显示周期内，当所述扫描信号有效时，控制通过所述可编程电压调制信号将该驱动晶体管的控制栅的电位充电至预定阈值控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管的控制栅的电位为预定阈值控制电位，以将所述驱动晶体管的阈值电压控制在预定阈值电压范围内；

所述开关控制单元包括：

第一晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极接入所述数据信号，第二极与所述驱动晶体管的信号栅连接；

以及，第一存储电容，第一端与所述第一晶体管的第二极连接，第二端接地；

所述第一晶体管为n型晶体管。

2.根据权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述阈值控制单元包括：

第二晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极接入所述可编程电压调制信号，第二极与所述驱动晶体管的控制栅连接；

以及，第二存储电容，第一端与所述第二晶体管的第二极连接，第二端接地。

3.一种像素驱动方法，用于驱动如权利要求1至2中任一权利要求所述的像素驱动电路，其特征在于，包括：在每一显示周期内，

当所述扫描信号有效时，开关控制单元控制通过所述数据信号将驱动晶体管的信号栅的电位充电至预定开关控制电位，当所述扫描信号无效时，开关控制单元控制维持所述驱动晶体管的信号栅的电位为预定开关控制电位，以控制所述驱动晶体管导通而驱动OLED器件；

当所述扫描信号有效时，阈值控制单元控制通过所述可编程电压调制信号将所述驱动晶体管的控制栅的电位充电至预定阈值控制电位，并在所述扫描信号无效时控制维持所述驱动晶体管的控制栅的电位为预定阈值控制电位，以将所述驱动晶体管的阈值电压控制在预定阈值电压范围内。

4.一种显示面板，包括数据线、扫描线和OLED器件，所述扫描线输出扫描信号，所述数据线输出数据信号；其特征在于，所述显示面板还包括如权利要求1至2中任一权利要求所述的像素驱动电路；

所述扫描线分别与所述像素驱动电路包括的开关控制单元和阈值控制单元连接；

所述数据线与所述像素驱动电路包括的开关控制单元连接；

所述OLED器件与所述像素驱动电路包括的驱动晶体管的第二极连接。

5.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求4所述的显示面板。