CN105761664B - 像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示器 - Google Patents
像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示器 Download PDFInfo
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Abstract
在本发明提供的像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示器中，通过第一扫描控制信号线、第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线分别控制第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的工作状态，同时通过发光控制信号线控制第一薄膜晶体管和第六薄膜晶体管的工作状态，使得作为驱动元件的第三薄膜晶体管所输出的电流与所述第三薄膜晶体管的阈值电压无关，由此，采用所述像素电路及其驱动方法的有机发光显示器可以避免由薄膜晶体管的阈值电压偏差所造成的亮度不均，提高了图像的显示质量。
Description
技术领域
本发明涉及平板显示技术领域，特别涉及一种像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示器。
背景技术
有源矩阵有机发光显示器(英文全称Active Matrix Organic LightingEmitting Display，简称AMOLED)利用薄膜晶体管(英文全称Thin Film Transistor，简称TFT)，搭配电容存储信号，来控制有机发光二极管(英文全称Organic Lighting EmittingDiode，简称OLED)的亮度和灰阶表现，从而显示图像。由于有源矩阵有机发光显示器能够自行发光，不像薄膜晶体管液晶显示器(英文全称Thin Film Transistor liquid crystaldisplay，简称TFT-LCD)需要背光***(backlight system)才能点亮，因此可视度和亮度均更高，而且更轻薄。目前，有源矩阵有机发光显示器被誉为可以取代薄膜晶体管液晶显示器的新一代显示器。
请参考图1，其为现有技术的有源矩阵有机发光显示器的像素的电路图。如图1所示，有源矩阵有机发光显示器的每个像素包括像素电路10和有机发光二极管OLED，所述像素电路10与数据线和扫描线Sn连接，并控制所述有机发光二极管OLED的发光，其中，所述像素电路10包括开关薄膜晶体管T1、驱动薄膜晶体管T2和存储电容Cs，所述开关薄膜晶体管T1的栅极与扫描线S(n)连接，所述开关薄膜晶体管T1的源极与数据线连接，所述驱动薄膜晶体管T2的栅极与所述开关薄膜晶体管T1的漏极连接，所述存储电容Cs连接在所述驱动薄膜晶体管T2的栅极和源极之间，用于在预定时间期间维持提供到所述开关薄膜晶体管T1的栅极的数据信号Vdata和驱动所述薄膜晶体管T2的阈值电压，所述驱动薄膜晶体管T2的源极与第一电源连接，所述驱动薄膜晶体管T2的漏极与所述有机发光二极管OLED的阳极连接，所述有机发光二极管OLED的阴极与第二电源连接，所述有机发光二极管OLED根据所述像素电路10提供的电流而发光。
通过扫描线S(n)打开开关晶体管T1时，数据线提供的数据电压Vdata经由开关晶体管T1存储到存储电容Cs，从而控制驱动晶体管T2产生电流，驱动有机发光二极管OLED发光。此时，流经所述驱动晶体管T2源极和漏极之间的电流Ion的计算公式为：
Ion＝K×(Vsg2-|Vth|)2
其中，K为薄膜晶体管的电子迁移率、宽长比、单位面积电容三者之积，Vsg2为驱动晶体管T2的栅源电压，即栅极和源极之间的电压差，Vth为驱动晶体管T2的阈值电压。
由于驱动晶体管T2的栅源电压Vsg2等于ELVDD-Vdata，因此流经所述驱动晶体管T2源极和漏极之间的电流Ion可以根据以下公式进行计算：
Ion＝K×(ELVDD-Vdata-|Vth|)2
然而，目前的工艺水平很难保证各个像素的驱动晶体管T2的阈值电压相同。因此，即使每个像素的电源电压ELVDD和数据电压Vdata相同，驱动晶体管T2源极和漏极之间的电流Ion也会因为驱动晶体管的阈值电压不同而不相同。作为驱动元件的薄膜晶体管，其阈值电压的偏差会导致所述有机发光二极管OLED对于相同亮度的数据信号和相同的外部电源仍发射出不同亮度的光，造成亮度不均，影响显示效果。
基此，如何解决现有的有源矩阵有机发光显示器因驱动晶体管阈值电压偏差而导致的亮度不均，成了本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示器，以解决现有的有源矩阵有机发光显示器因驱动晶体管阈值电压偏差而导致的亮度不均问题。
为解决上述问题，本发明提供一种像素电路，所述像素电路包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管和存储电容，其中：。
第一薄膜晶体管，连接在第一节点与第一电源之间，其栅极连接到发光控制信号线；
第二薄膜晶体管，连接在数据线与第一节点之间，其栅极连接到第三扫描控制信号线；
第三薄膜晶体管，连接在第一电源与第六薄膜晶体管的源极之间，其栅极接到第二节点；
第四薄膜晶体管，连接在第二节点与第三电源之间，其栅极连接到第一扫描控制信号线；
第五薄膜晶体管，连接在第二节点与第六薄膜晶体管的源极之间，其栅极连接到第二扫描控制信号线；
第六薄膜晶体管，连接在第五薄膜晶体管的漏极与有机发光二极管的阳极之间，其栅极连接到发光控制信号线；
存储电容，连接在第一节点与第二节点之间。
可选的，在所述的像素电路中，有机发光二极管的阴极与第二电源连接，所述第一电源和第二电源用作所述有机发光二极管的驱动电源，所述第三电源用于提供初始化电平。
可选的，在所述的像素电路中，所述第三薄膜晶体管为驱动晶体管，所述第三薄膜晶体管提供至所述有机发光二极管的电流由所述数据线提供的数据电压和第一电源提供的第一电源电压决定，而与所述第三薄膜晶体管的阈值电压无关。
相应的，本发明还提供了一种像素电路的驱动方法，所述像素电路的驱动方法包括：
扫描周期包括第一时间段、第二时间段和第三时间段，其中，
在第一时间段，第一扫描控制信号线和第三扫描控制信号线提供的扫描信号均由高电平变为低电平，第二扫描控制信号线提供的扫描信号保持高电平，打开第二薄膜晶体管和第四薄膜晶体管，将数据信号写入第一节点，并通过第三电源对第二节点进行初始化；
在第二时间段，第一扫描控制信号线提供的扫描信号为高电平，第三扫描控制信号线提供的扫描信号保持低电平，第二扫描控制信号线提供的扫描信号由高电平变为低电平，打开第五薄膜晶体管，对第二节点进行升压；
在第三时间段，第一扫描控制信号线、第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线提供的扫描信号均为高电平，发光控制信号线提供的控制信号由高电平变为低电平，打开第一薄膜晶体管和第六薄膜晶体管，所述有机发光二极管点亮发光。
可选的，在所述的像素电路的驱动方法中，所述扫描周期还包括第四时间段，所述第四时间段设置于所述第三时间段和第一时间段之间；
在第四时间段，第一扫描控制信号线、第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线提供的扫描信号均为高电平，发光控制信号线提供的控制信号由低电平变为高电平，第一薄膜晶体管和第六薄膜晶体管均由导通变为截止，所述有机发光二极管停止发光。
可选的，在所述的像素电路的驱动方法中，所述扫描周期还包括第五时间段，所述第五时间段设置于第一时间段与第二时间段之间；
在第五时间段，第一扫描控制信号线提供的扫描信号由低电平变为高电平，第三扫描控制信号线提供的扫描信号保持低电平，第二扫描控制信号线提供的扫描信号和发光控制信号线提供的控制信号均保持高电平，第四薄膜晶体管由导通变为截止，停止对第二节点的初始化。
可选的，在所述的像素电路的驱动方法中，所述扫描周期还包括第六时间段；所述第六时间段设置于第二时间段与第三时间段之间；
在第六时间段，第一扫描控制信号线提供的扫描信号和发光控制信号线提供的控制信号均保持高电平，第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线提供的扫描信号由低电平变为高电平，第二薄膜晶体管和第五薄膜晶体管均由导通变为截止，数据电压停止写入。
相应的，本发明还提供了一种有源矩阵有机发光显示器，所述有源矩阵有机发光显示器包括如上所述的像素电路。
在本发明提供的像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示器中，通过第一扫描控制信号线、第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线分别控制第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的工作状态，同时通过发光控制信号线控制第一薄膜晶体管和第六薄膜晶体管的工作状态，使得作为驱动元件的第三薄膜晶体管所输出的电流与所述第三薄膜晶体管的阈值电压无关，由此，采用所述像素电路及其驱动方法的有机发光显示器可以避免由薄膜晶体管的阈值电压偏差所造成的亮度不均，提高了图像的显示质量。
附图说明
图1是现有技术的有源矩阵有机发光显示器的像素电路的电路图；
图2是本发明实施例的像素电路的电路图；
图3是本发明实施的像素电路的驱动方法的时序图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出一种像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图2，其为本发明实施例的像素电路的结构示意图。如图2所示，所述像素电路20包括：第一薄膜晶体管T1，连接在第一节点N与第一电源之间，其栅极连接到发光控制信号线EM(n)；第二薄膜晶体管T2，连接在数据线与第一节点N之间，其栅极连接到第三扫描控制信号线S3；第三薄膜晶体管T3，连接在第一电源与第六薄膜晶体管T6的源极之间，其栅极接到第二节点M；第四薄膜晶体管T4，连接在第二节点M与第三电源之间，其栅极连接到第一扫描控制信号线S1；第五薄膜晶体管T5，连接在第二节点M与第六薄膜晶体管T6的源极之间，其栅极连接到第二扫描控制信号线S2；第六薄膜晶体管T6，连接在第五薄膜晶体管T5的漏极与有机发光二极管OLED的阳极之间，其栅极也连接到发光控制信号线EM(n)；存储电容Cs，连接在第一节点N与第二节点M之间。
具体的，所述像素电路20接收从外部(例如，从电源)提供的第一电源信号，第二电源信号和第三电源信号，并与有机发光二极管OLED的阳极连接，有机发光二极管OLED的阴极连接至第二电源。有机发光二极管OLED根据所述像素电路20所提供的驱动电流发出对应亮度的光。其中，所述第一电源和第二电源用作有机发光二极管OLED的驱动电源，所述第一电源用于提供第一电源电压ELVDD，所述第二电源用于提供第二电源电压ELVSS，所述第三电源用于提供初始化电平Vinit。
本实施例中，第一电源提供的第一电源电压ELVDD要求低于数据线提供的数据电压Vdata。
请继续参考图2，所述像素电路20是一种6T1C型电路结构，包括6个薄膜晶体管和1个电容。其中，第三薄膜晶体管T3作为驱动晶体管，其他薄膜晶体管均为开关晶体管。
请继续参考图2，所述像素电路20与三条扫描控制信号线相连。其中，所述第四薄膜晶体管T4与第一扫描控制信号线S1相连，所述第五薄膜晶体管T5与第二扫描控制信号线S2相连，所述第二薄膜晶体管T2与第三扫描控制信号线S3相连，所述第二扫描控制信号线S2提供的扫描信号是所述第一扫描控制信号线S1提供的下一周期的扫描信号，即所述第一扫描控制信号线S1提供的扫描信号若为S(n-1)，则所述第二扫描控制信号线S2提供的扫描信号是S(n)。
如图2所示，所述像素电路20中第二薄膜晶体管T2由第三扫描控制信号线S3控制，第五薄膜晶体管T5由第二扫描控制信号线S2控制，第四薄膜晶体管T4由第一扫描控制信号线S1控制，所述第一薄膜晶体管T1和第六薄膜晶体管T6均由发光控制信号线EM(n)控制。其中，所述第一扫描控制信号线S1用于控制初始化电平的写入；所述第二扫描控制信号线S2用于控制第二节点M的升压；所述第三扫描控制信号线S3用于控制数据信号DATA的写入，所述发光控制信号线EM(n)用于控制所述有机发光二极管OLED的发光。
相应的，本发明还提供了一种像素电路的驱动方法。请结合参考图2和图3，所述像素电路的驱动方法包括：
将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；
在第一时间段t1，第一扫描控制信号线S1和第三扫描控制信号线S3提供的扫描信号均由高电平变为低电平，第二扫描控制信号线S2提供的扫描信号保持高电平，打开第二薄膜晶体管T2和第四薄膜晶体管T4，将数据信号写入第一节点，并通过第三电源对第二节点M进行初始化；
在第二时间段t2，第一扫描控制信号线S1提供的扫描信号为高电平，第三扫描控制信号线S3提供的扫描信号保持低电平，第二扫描控制信号线S2提供的扫描信号由高电平变为低电平，打开第五薄膜晶体管T5，对第二节点M进行升压；
在第三时间段t3，第一扫描控制信号线S1、第二扫描控制信号线S2和第三扫描控制信号线S3提供的扫描信号均为高电平，发光控制信号线EM(n)提供的控制信号由高电平变为低电平，打开第一薄膜晶体管T1和第六薄膜晶体管T6，所述有机发光二极管OLED点亮发光。
具体的，首先，将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。
在第一时间段t1，由于第一扫描控制信号线S1和第三扫描控制信号线S3提供的扫描信号均由高电平变为低电平，受第三扫描控制信号线S3控制的第二薄膜晶体管T2和受第一扫描控制信号线S1控制的第四薄膜晶体管T4均由截止变为导通，而其他薄膜晶体管均处于截止状态，数据线通过所述第二薄膜晶体管T2对所述存储电容Cs进行充电，将数据信号写入存储电容Cs，充电结束时第一节点N的电压为Vdata。与此同时，第三电源通过第四薄膜晶体管T4对第二节点M进行初始化，初始化之后所述第二节点M的电压为Vinit。
在第二时间段t2，由于第二扫描控制信号线S2提供的扫描信号由高电平变为低电平，受第二扫描控制信号线S2控制的第五薄膜晶体管T5由截止变为导通，第二节点M的电压被抬升至ELVDD-|Vth|，由于此时第二薄膜晶体管T2仍处于打开状态，因此所述第一节点N的电压保持Vdata不变。
在第三时间段t3，由于发光控制信号线EM(n)提供的控制信号由高电平变为低电平，受发光控制信号线EM(n)控制的第一薄膜晶体管T1和第六薄膜晶体管T6均有截止变为导通，驱动电流沿第一电源经第三薄膜晶体管T3和第六薄膜晶体管T6和有机发光二极管OLED的路径流到第二电源，致使有机发光二极管OLED点亮发光。在此过程中，由于第一扫描控制信号线S1、第二扫描控制信号线S2和第三扫描控制信号线S3提供的扫描信号均为高电平，第二薄膜晶体管T2、第四薄膜晶体管T4和第五薄膜晶体管T5均处于截止状态，此时第一节点的电压从Vdata跳变为ELVDD。由于存储电容Cs的耦合作用，第二节点M的电压从ELVDD-|Vth|跳变为2ELVDD-|Vth|-Vdata。
此时，所述第三薄膜晶体管T3的栅极电压Vg3(即第二节点M的电压)为2ELVDD-|Vth|-Vdata。
由于所述第三薄膜晶体管T3的源极电压等于所述第一电源提供的第一电源电压ELVDD，因此所述第三薄膜晶体管T3的栅源电压Vsg3，即所述第三薄膜晶体管T3栅极和源极之间的电压差可由以下公式进行计算：
Vsg3＝ELVDD-(2ELVDD-|Vth|-Vdata) 公式1；
由公式1可得：
Vsg3-Vth＝Vdata-ELVDD 公式2；
所述有机发光二极管OLED发出与提供的电流成比例的光，流过所述有机发光二极管OLED的电流Ion的计算公式为：
Ion＝K×(Vsg3-|Vth|)2 公式3；
其中，K为薄膜晶体管的电子迁移率、宽长比、单位面积电容三者之积。
由公式2和公式3可得：
Ion＝K×(Vdata-ELVDD)2
基于上述公式的表达式可知，流过所述有机发光二极管OLED的电流与第三薄膜晶体管T3的阈值电压没有关系，只与数据电压Vdata、电源电压ELVDD以及常数K有关。即使作为驱动晶体管的第三薄膜晶体管T3的阈值电压存在偏差，也不会对流过所述有机发光二极管OLED的电流Ion造成影响。因此，采用所述像素电路20及其驱动方法能够完全避免因阈值电压偏差造成的亮度不均现象。
所述像素电路20主要通过以上三个时间段的工作，实现阈值电压的补偿功能。
请继续参考图3，扫描周期还包括第四时间段t4、第五时间段t5和第六时间段t6。其中，第四时间段t4设置于第三时间段t3和下个周期的第一时间段t1之间，第五时间段t5设置于第一时间段t1与第二时间段t2之间，第六时间段t6设置于第二时间段t2与第三时间段t3之间。
在第四时间段t4，第一扫描控制信号线S1、第二扫描控制信号线S2和第三扫描控制信号线S3提供的扫描信号均为高电平，发光控制信号线EM(n)提供的控制信号由低电平变为高电平，受发光控制信号线EM(n)控制的第一薄膜晶体管T1和第六薄膜晶体管T6均由导通变为截止，所述有机发光二极管OLED停止发光。
在第五时间段t5，第一扫描控制信号线S1提供的扫描信号由低电平变为高电平，第三扫描控制信号线S3提供的扫描信号保持低电平，第二扫描控制信号线S2提供的扫描信号和发光控制信号线EM(n)提供的控制信号均保持高电平，受第一扫描控制信号线S1控制的第四薄膜晶体管由导通变为T4截止，从而停止对第二节点M的初始化。
在第六时间段t6，第一扫描控制信号线S1提供的扫描信号和发光控制信号线EM(n)提供的控制信号均保持高电平，第二扫描控制信号线S2和第三扫描控制信号线S3提供的扫描信号由低电平变为高电平，第二薄膜晶体管T2和第五薄膜晶体管T5均由导通变为截止，由于第二薄膜晶体管T2截止，数据电压Vdata停止写入。
重复第四时间段t4、第一时间段t1、第五时间段t5、第二时间段t2、第六时间段t6和第三时间段t3的工作过程，完成图像显示功能。
相应的，本发明还提供了一种有源矩阵有机发光显示器，所述有源矩阵有机发光显示器包括如上所述的像素电路20，具体请参考上文，此处不再赘述。
综上，在本发明提供的像素电路及其驱动方法和有源矩阵有机发光显示器中，通过第一扫描控制信号线、第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线分别控制第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的工作状态，同时通过发光控制信号线控制第一薄膜晶体管和第六薄膜晶体管的工作状态，使得作为驱动元件的第三薄膜晶体管所输出的电流与所述第三薄膜晶体管的阈值电压无关，由此，采用所述像素电路及其驱动方法的有机发光显示器可以避免由薄膜晶体管的阈值电压偏差所造成的亮度不均，提高了图像的显示质量。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (8)
1.一种像素电路，包括第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管和存储电容，其特征在于：
所述第一薄膜晶体管，连接在第一节点与第一电源之间，其栅极连接到发光控制信号线；
所述第二薄膜晶体管，连接在数据线与第一节点之间，其栅极连接到第三扫描控制信号线；
所述第三薄膜晶体管，连接在第一电源与第六薄膜晶体管的源极之间，其栅极接到第二节点；
所述第四薄膜晶体管，连接在第二节点与第三电源之间，其栅极连接到第一扫描控制信号线；
所述第五薄膜晶体管，连接在第二节点与第六薄膜晶体管的源极之间，其栅极连接到第二扫描控制信号线；
所述第六薄膜晶体管，连接在第五薄膜晶体管的漏极与有机发光二极管的阳极之间，其栅极连接到发光控制信号线，所述有机发光二极管的阴极与第二电源连接；
所述存储电容，连接在第一节点与第二节点之间。
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一电源和第二电源用作所述有机发光二极管的驱动电源，所述第三电源用于提供初始化电平。
3.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第三薄膜晶体管为驱动晶体管，所述第三薄膜晶体管提供至所述有机发光二极管的电流由所述数据线提供的数据电压和第一电源提供的第一电源电压决定，而与所述第三薄膜晶体管的阈值电压无关。
4.一种如权利要求1至3中任一项所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，扫描周期包括第一时间段、第二时间段和第三时间段，其中，
在第一时间段，第一扫描控制信号线和第三扫描控制信号线提供的扫描信号均由高电平变为低电平，第二扫描控制信号线提供的扫描信号保持高电平，打开第二薄膜晶体管和第四薄膜晶体管，将数据信号写入第一节点，并通过第三电源对第二节点进行初始化；
在第二时间段，第一扫描控制信号线提供的扫描信号为高电平，第三扫描控制信号线提供的扫描信号保持低电平，第二扫描控制信号线提供的扫描信号由高电平变为低电平，打开第五薄膜晶体管，对第二节点进行升压；
在第三时间段，第一扫描控制信号线、第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线提供的扫描信号均为高电平，发光控制信号线提供的控制信号由高电平变为低电平，打开第一薄膜晶体管和第六薄膜晶体管，所述有机发光二极管点亮发光。
5.如权利要求4所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，所述扫描周期还包括第四时间段，所述第四时间段设置于所述第三时间段和第一时间段之间；
在第四时间段，第一扫描控制信号线、第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线提供的扫描信号均为高电平，发光控制信号线提供的控制信号由低电平变为高电平，第一薄膜晶体管和第六薄膜晶体管均由导通变为截止，所述有机发光二极管停止发光。
6.如权利要求4所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，所述扫描周期还包括第五时间段，所述第五时间段设置于第一时间段与第二时间段之间；
在第五时间段，第一扫描控制信号线提供的扫描信号由低电平变为高电平，第三扫描控制信号线提供的扫描信号保持低电平，第二扫描控制信号线提供的扫描信号和发光控制信号线提供的控制信号均保持高电平，第四薄膜晶体管由导通变为截止，停止对第二节点的初始化。
7.如权利要求4所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，所述扫描周期还包括第六时间段；所述第六时间段设置于第二时间段与第三时间段之间；
在第六时间段，第一扫描控制信号线提供的扫描信号和发光控制信号线提供的控制信号均保持高电平，第二扫描控制信号线和第三扫描控制信号线提供的扫描信号由低电平变为高电平，第二薄膜晶体管和第五薄膜晶体管均由导通变为截止，数据电压停止写入。
8.一种有源矩阵有机发光显示器，其特征在于，包括：如权利要求1至3中任一项所述的像素电路。
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