CN106205466A - 一种像素驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种像素驱动电路，包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管，第一电容和发光器件，通过六个晶体管连接的设置，以及PLC对相应驱动时序的控制，使第二晶体管的阈值电压与第一晶体管的阈值电压相抵消，从而使得发光阶段流过发光器件的驱动电流不受第一晶体管的阈值电压的影响，因而各像素电路中发光器件的亮度是一致的，可以确保整个显示屏亮度的均匀性。

Description

一种像素驱动电路

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种像素驱动电路的设计。

背景技术

有源矩阵驱动的有机发光二极管(Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，AMOLED)由于具有发光亮度高、驱动电压低、响应速度快、无视角限制、能效高、超轻超薄等优点，具有巨大的应用前景。

现有的AMOLED像素电路的结构如图1所示。开关管T3的栅极连接外部扫描信号Vscan，数据信号S从开关管T3输入，在开关管T3关断后，数据信号存储在电容Cs中。在给定的发光期间，驱动管T1根据电容Cs中所存储的数据信号产生相应的输出电流，该输出电流作为驱动电流Id驱动有机发光二极管OLED发出亮度与数据信号相应的光。通过改变开关管T3输入的数据信号S，即可调整驱动管T1的栅极电压，从而控制驱动电流Id的大小，相应控制发出的光的亮度，流入有机发光二极管OLED中的驱动电流Id由如下等式得到：

$I_d=\frac{1}{2}k{(\mathrm{Vgs}-\mathrm{Vth})}^2$

其中，μ_eff表示构成驱动管T1沟道的半导体薄膜的场效应迁移率，Cox表示驱动管T1的栅绝缘层的电容，W表示驱动管T1的沟道宽度，L表示驱动管T1的沟道长度，k表示增益因子，Vgs表示驱动管T1的栅极相对于源极的电压，Vth表示驱动管T1的阈值电压，根据上式可知，阈值电压的值影响流入有机发光二极管OLED的驱动电流的值。

采用低温多晶硅TFT电路时，对于图1所示的像素电路，由于在激光晶化过程中的不均匀，面板上不同像素驱动管的阈值电压会有所不同，不同的阈值电压导致OLED的驱动电流Id有所差异，进而导致OLED的亮度不一致，使整个AMOLED显示屏亮度不均匀。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的AMOLED像素电路造成的显示屏亮度不均匀的问题，提出了一种像素驱动电路。

本发明的技术方案是：一种像素驱动电路，包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管，第一电容和发光器件，其中，

第三晶体管的源极与外部电源相连，漏极与第一晶体管的源极相连；第六晶体管的源极与第一晶体管的漏极、发光器件的阳极、第一电容的第一端相连；发光器件的阴极耦接至地电位；

第四晶体管的源极与外部电源相连，第四晶体管的漏极、第二晶体管的源极和第五晶体管的源极相连；第五晶体管的漏极、第二晶体管的栅极、第一晶体管的栅极、第一电容的第二端相连；第二晶体管的连接与PLC(可编程逻辑控制器)相连；

第三晶体管的栅极、第五晶体管的栅极和第六晶体管的栅极与PLC相连；

第四晶体管的栅极与PLC相连；

第六晶体管的漏极与PLC相连；

所述第三晶体管为P沟道多晶硅薄膜晶体管，所述第一晶体管、第二晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管为N沟道多晶硅薄膜晶体管，

所述PLC分别向第五晶体管的栅极输入第一扫描信号、向第四晶体管的栅极输入第二扫描信号、向第二晶体管的漏极输入脉冲信号及向第六晶体管的漏极输入数据信号，

所述第一扫描信号、第二扫描信号、脉冲信号和数据信号的每一周期的控制时序分为三个阶段进行，具体的控制时序如下：

在第一阶段，第一扫描信号和第二扫描信号由低电平变为并保持第一高电平，脉冲信号由第二高电平变为并保持地电位，数据信号由地电位变为并保持数据电位；在第二阶段，第一扫描信号保持第一高电平，脉冲信号保持地电位，数据信号保持数据电位，第二扫描信号变为并保持低电平；在第三阶段，第一扫描信号变为并保持低电平，第二扫描信号保持低电平，脉冲信号变为并保持第二高电平，数据信号变为并保持地电位；所述数据电位小于地电位。

或者

所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管为N沟道多晶硅薄膜晶体管，所述第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管为P沟道多晶硅薄膜晶体管，

所述第一扫描信号、第二扫描信号、脉冲信号和数据信号的每一周期的控制时序分为三个阶段进行，具体的控制时序如下：

在第一阶段，第一扫描信号和第二扫描信号由第一高电平变为并保持低电平，脉冲信号由第二高电平变为并保持地电位，数据信号由地电位变为并保持数据电位；在第二阶段，第一扫描信号保持低电平，脉冲信号保持地电位，数据信号保持数据电位，第二扫描信号变为并保持第一高电平；在第三阶段，第一扫描信号变为并保持第一高电平，第二扫描信号保持第一高电平，脉冲信号变为并保持第二高电平，数据信号变为并保持地电位；所述数据电位小于地电位。

本发明的有益效果：本发明的像素驱动电路通过六个晶体管连接的设置，以及利用PLC对相应驱动时序的控制，使第二晶体管的阈值电压与第一晶体管的阈值电压相抵消，从而使得发光阶段流过发光器件的驱动电流不受第一晶体管的阈值电压的影响，也即接收相同数据信号，各像素电路中的驱动电流是相同的，则接收相同数据信号，因而各像素电路中发光器件的亮度是一致的，可以确保整个显示屏亮度的均匀性；随着工作时间的延长，发光器件的老化会引起自身开启电压的升高。

附图说明

图1是现有的像素驱动电路结构示意图。

图2是本发明实施例的第一优选方式像素驱动电路结构示意图。

图3是本发明实施例的第一优选方式各扫描信号的时序控制图。

图4是本发明实施例的第二优选方式像素驱动电路结构示意图。

图5是本发明实施例的第二优选方式各扫描信号的时序控制图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。

具体结构示意图如图2所示，包括：第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第六晶体管T6，电容Cs和发光器件，其中，

T3的源极与外部电源VDD相连，漏极与T1的源极相连；T6的源极与T1的漏极、发光器件的阳极、电容Cs的第一端相连；发光器件的阴极耦接至地电位VSS；

T4的源极与外部电源VDD相连，T4的漏极、T2的源极和T5的源极相连，T5的漏极和T2的栅极、T1的栅极、电容Cs的第二端相连；T2的漏极与外部的脉冲信号Vc相连；

T3的栅极、T5的栅极和T6的栅极与PLC相连；

T4的栅极与PLC相连；

T6的漏极与PLC相连；

PLC分别向T5的栅极输入第一扫描信号Vscan1、向T4的栅极输入第二扫描信号Vscan2、向T2的漏极输入脉冲信号Vc及向T6的漏极输入数据信号Vdata。

这里的发光器件是以有机发光二极管OLED为例进行说明的。

这里脉冲信号Vc可以直接与地电位VSS相连。

实施例一的第一优选方式，具体如图2所示：第三晶体管T3为P沟道多晶硅薄膜晶体管，第一晶体管T1、第二晶体管T2、第四晶体管T4、第五晶体管T5、第六晶体管T6为N沟道多晶硅薄膜晶体管，

第一扫描信号Vscan1、第二扫描信号Vscan2、脉冲信号Vc和数据信号Vdata的每一周期的控制时序分为三个阶段进行，如图3所示，具体的控制时序如下：

在第一阶段，第一扫描信号Vscan1和第二扫描信号Vscan2由低电平VGL变为并保持第一高电平VGH，脉冲信号Vc由第二高电平VCH变为并保持地电位VSS，数据信号Vdata由地电位VSS变为并保持VSS-ΔVdata；在第二阶段，第一扫描信号Vscan1保持第一高电平VGH，脉冲信号Vc保持地电位VSS，数据信号Vdata保持VSS-ΔVdata，第二扫描信号Vscan2变为并保持低电平VGL；在第三阶段，第一扫描信号Vscan1变为并保持低电平VGL，第二扫描信号Vscan2保持低电平VGL，脉冲信号Vc变为并保持第二高电平VCH，数据信号Vdata变为并保持地电位VSS。

这里的VSS-ΔVdata为数据电位，数据电位小于地电位，具体的ΔVdata可以根据需要进行选取。

这里的VGH、VGL、VDD、VSS、VCH和ΔVdata可以采取如下一组值：

VGH＝15V，VGL＝-15V，VDD＝9V，VSS＝-3V，VCH＝7V，ΔVdata：0.5-5V。这里只给出了一组具体的值，本领域的技术人员可以根据不同的亮度要求、OLED效率、像素大小、TFT性能等，进行具体的选取。以下实施例与此相同，不再详细说明。

具体工作过程如下：

第一阶段，在第一扫描信号Vscan1的作用下，第五晶体管T5和第六晶体管T6处于导通状态，第三晶体管T3处于关闭状态；在第二扫描信号Vscan2的作用下，第四晶体管T4处于导通状态；脉冲信号Vc由第二高电平VCH变为并保持地电位VSS；数据信号Vdata由地电位VSS变为并保持VSS-ΔVdata。经第四晶体管T4和第五晶体管T5，B点电位被充到一个高电平，A点电位保持VSS-ΔVdata。第二阶段，在第二扫描信号Vscan2的作用下，第四晶体管T4处于关闭状态；在第一扫描信号Vscan1的作用下，第五晶体管T5和第六晶体管T6处于导通状态，第三晶体管T3处于关闭状态；脉冲信号Vc保持地电位VSS；数据信号Vdata保持VSS-Δvdata。B点电位经第五晶体管T5和第二晶体管T2放电。当B点电位为Vth2+VSS时，放电过程结束，其中Vth2为第二晶体管T2的阈值电压。在第一阶段和第二阶段，A点电位始终保持为VSS-ΔVdata，即OLED阳极电位VSS-ΔVdata始终小于OLED阴极电位VSS。因此，在第一阶段和第二阶段，OLED处于反向偏置状态。在第二阶段结束时，第一晶体管T1的栅极电位为Vth2+VSS，第一晶体管T1的源极电位为VSS-ΔVdata，即存储于电容Cs中的电压为Vth2+ΔVdata。第三阶段，在第二扫描信号Vscan2的作用下，第四晶体管T4处于关闭状态；在第一扫描信号Vscan1的作用下，第五晶体管T5和第六晶体管T6处于关闭状态，第三晶体管T3处于导通状态；第一晶体管T1根据电容Cs中所存储的电压产生相应的输出电流。该输出电流作为驱动电流Id驱动有机发光二极管OLED发出亮度与数据信号相应的光。流入有机发光二极管OLED中的驱动电流Id由如下等式得到：

$\begin{array}{c}{I}_d=\frac{1}{2}k{(V_{\mathrm{gs}-T1}-\mathrm{Vth}1)}^2\\ =\frac{1}{2}k{(\mathrm{Vth}2+\mathrm{\ΔVdata}-\mathrm{Vth}1)}^2,\end{array}$ 其中 $k={\mathrm{\μ}}_{\mathrm{eff}}\mathrm{Cox}\frac{W_1}{L_1}$

其中，μ_eff表示构成第一晶体管T1沟道的半导体薄膜的场效应迁移率，Cox表示第一晶体管T1的栅绝缘层的电容，W₁表示第一晶体管T1的沟道宽度，L₁表示第一晶体管T1的沟道长度，k表示增益因子，V_gs-T1表示第一晶体管T1的栅极相对于源极的电压，Vth1表示第一晶体管T1的阈值电压。

在非晶硅的激光晶化过程中，假设第一晶体管T1和第二晶体管T2距离很近，因此第一晶体管T1和第二晶体管T2具有相同的电气特性，即Vth2＝Vth1。本领域的技术人员应该意识到T1和T2具有相同的电气特性是一个理想条件，实验表明在一个象素尺寸范围内使T1和T2尽量挨得近即可，这里T1和T2之间的最小距离没有要求，采用不同的工艺，T1和T2的最近距离可能会不一样，但这不会影响本发明的实现和成立。以下实施例关于此点不再进行说明。

因此流入有机发光二极管OLED中的驱动电流Id可进一步表示为：

$I_d=\frac{1}{2}k\·\mathrm{\ΔV}{\mathrm{data}}^2$

根据上述等式可知，第一晶体管T1的阈值电压的值不会影响流入有机发光二极管OLED的驱动电流的值。

随着工作时间的延长，OLED的老化会引起自身开启电压的升高。本发明中，在第三阶段，第一晶体管T1的栅极相对于源极的电压始终保持为Vth2+ΔVdata，因此第一晶体管T1输出的驱动电流Id不会随OLED的老化而变化。同时，在第一阶段和第二阶段，OLED处于反向偏置状态，这能有效降低OLED的老化。

实施例一的第二优选方式，具体如图4所示：第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3为N沟道多晶硅薄膜晶体管，第四晶体管T4、第五晶体管T5、第六晶体管T6为P沟道多晶硅薄膜晶体管，

第一扫描信号Vscan1、第二扫描信号Vscan2、脉冲信号Vc和数据信号Vdata的每一周期的控制时序分为三个阶段进行，如图5所示，具体的控制时序如下：

在第一阶段，第一扫描信号Vscan1和第二扫描信号Vscan2由第一高电平VGH变为并保持低电平VGL，脉冲信号Vc由第二高电平VCH变为并保持地电位VSS，数据信号Vdata由地电位VSS变为并保持VSS-ΔVdata；在第二阶段，第一扫描信号Vscan1保持低电平VGL，脉冲信号Vc保持地电位VSS，数据信号Vdata保持VSS-ΔVdata，第二扫描信号Vscan2变为并保持第一高电平VGH；在第三阶段，第一扫描信号Vscan1变为并保持第一高电平VGH，第二扫描信号Vscan2保持第一高电平VGH，脉冲信号Vc变为并保持第二高电平VCH，数据信号Vdata变为并保持地电位VSS。

具体工作过程如下：

第一阶段，在第一扫描信号Vscan1的作用下，第五晶体管T5和第六晶体管T6处于导通状态，第三晶体管T3处于关闭状态；在第二扫描信号Vscan2的作用下，第四晶体管T4处于导通状态；脉冲信号Vc由第二高电平VCH变为并保持地电位VSS；数据信号Vdata由地电位VSS变为并保持VSS-ΔVdata。经第四晶体管T4和第五晶体管T5，B点电位被充到一个高电平，A点电位保持VSS-ΔVdata。第二阶段，在第二扫描信号Vscan2的作用下，第四晶体管T4处于关闭状态；在第一扫描信号Vscan1的作用下，第五晶体管T5和第六晶体管T6处于导通状态，第三晶体管T3处于关闭状态；脉冲信号Vc保持地电位VSS；数据信号Vdata保持VSS-Δvdata。B点电位经第五晶体管T5和第二晶体管T2放电。当B点电位为Vth2+VSS时，放电过程结束，其中Vth2为第二晶体管T2的阈值电压。在第一阶段和第二阶段，A点电位始终保持为VSS-ΔVdata，即OLED阳极电位VSS-ΔVdata始终小于OLED阴极电位VSS。因此，在第一阶段和第二阶段，OLED处于反向偏置状态。在第二阶段结束时，第一晶体管T1的栅极电位为Vth2+VSS，第一晶体管T1的源极电位为VSS-ΔVdata，即存储于电容Cs中的电压为Vth2+ΔVdata。第三阶段，在第二扫描信号Vscan2的作用下，第四晶体管T4处于关闭状态；在第一扫描信号Vscan1的作用下，第五晶体管T5和第六晶体管T6处于关闭状态，第三晶体管T3处于导通状态；第一晶体管T1根据电容Cs中所存储的电压产生相应的输出电流。该输出电流作为驱动电流Id驱动有机发光二极管OLED发出亮度与数据信号相应的光。流入有机发光二极管OLED中的驱动电流Id由如下等式得到：

$\begin{array}{c}{I}_d=\frac{1}{2}k{(V_{\mathrm{gs}-T1}-\mathrm{Vth}1)}^2\\ =\frac{1}{2}k{(\mathrm{Vth}2+\mathrm{\ΔVdata}-\mathrm{Vth}1)}^2,\end{array}$ 其中 $k={\mathrm{\μ}}_{\mathrm{eff}}\mathrm{Cox}\frac{W_1}{L_1}$

其中，μ_eff表示构成第一晶体管T1沟道的半导体薄膜的场效应迁移率，Cox表示第一晶体管T1的栅绝缘层的电容，W₁表示第一晶体管T1的沟道宽度，L₁表示第一晶体管T1的沟道长度，k表示增益因子，V_gs-T1表示第一晶体管T1的栅极相对于源极的电压，Vth1表示第一晶体管T1的阈值电压。

在非晶硅的激光晶化过程中，假设第一晶体管T1和第二晶体管T2距离很近，因此第一晶体管T1和第二晶体管T2具有相同的电气特性，即Vth2＝Vth1。本领域的技术人员应该意识到T1和T2具有相同的电气特性是一个理想条件，实验表明在一个象素尺寸范围内使T1和T2尽量挨得近即可，这里T1和T2之间的最小距离没有要求，采用不同的工艺，T1和T2的最近距离可能会不一样，但这不会影响本发明的实现和成立。以下实施例关于此点不再进行说明。

因此流入有机发光二极管OLED中的驱动电流Id可进一步表示为：

$I_d=\frac{1}{2}k\·\mathrm{\ΔV}{\mathrm{data}}^2$

根据上述等式可知，第一晶体管T1的阈值电压的值不会影响流入有机发光二极管OLED的驱动电流的值。

随着工作时间的延长，OLED的老化会引起自身开启电压的升高。本发明中，在第三阶段，第一晶体管T1的栅极相对于源极的电压始终保持为Vth2+ΔVdata，因此第一晶体管T1输出的驱动电流Id不会随OLED的老化而变化。同时，在第一阶段和第二阶段，OLED处于反向偏置状态，这能有效降低OLED的老化。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种像素驱动电路，其特征在于，包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管，第一电容和发光器件，其中，

第三晶体管的源极与外部电源相连，漏极与第一晶体管的源极相连；第六晶体管的源极与第一晶体管的漏极、发光器件的阳极、第一电容的第一端相连；发光器件的阴极耦接至地电位；

第四晶体管的源极与外部电源相连，第四晶体管的漏极、第二晶体管的源极和第五晶体管的源极相连；第五晶体管的漏极、第二晶体管的栅极、第一晶体管的栅极、第一电容的第二端相连；第二晶体管的漏极与PLC相连；

第三晶体管的栅极、第五晶体管的栅极和第六晶体管的栅极与PLC相连；

第四晶体管的栅极与PLC相连；

第六晶体管的漏极与PLC相连；

所述第三晶体管为P沟道多晶硅薄膜晶体管，所述第一晶体管、第二晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管为N沟道多晶硅薄膜晶体管，

所述PLC分别向第五晶体管的栅极输入第一扫描信号、向第四晶体管的栅极输入第二扫描信号、向第二晶体管的漏极输入脉冲信号及向第六晶体管的漏极输入数据信号，

所述第一扫描信号、第二扫描信号、脉冲信号和数据信号的每一周期的控制时序分为三个阶段进行，具体的控制时序如下：

在第一阶段，第一扫描信号和第二扫描信号由低电平变为并保持第一高电平，脉冲信号由第二高电平变为并保持地电位，数据信号由地电位变为并保持数据电位；在第二阶段，第一扫描信号保持第一高电平，脉冲信号保持地电位，数据信号保持数据电位，第二扫描信号变为并保持低电平；在第三阶段，第一扫描信号变为并保持低电平，第二扫描信号保持低电平，脉冲信号变为并保持第二高电平，数据信号变为并保持地电位；所述数据电位小于地电位；

或者

所述第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管为N沟道多晶硅薄膜晶体管，所述第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管为P沟道多晶硅薄膜晶体管，

所述第一扫描信号、第二扫描信号、脉冲信号和数据信号的每一周期的控制时序分为三个阶段进行，具体的控制时序如下：

在第一阶段，第一扫描信号和第二扫描信号由第一高电平变为并保持低电平，脉冲信号由第二高电平变为并保持地电位，数据信号由地电位变为并保持数据电位；在第二阶段，第一扫描信号保持低电平，脉冲信号保持地电位，数据信号保持数据电位，第二扫描信号变为并保持第一高电平；在第三阶段，第一扫描信号变为并保持第一高电平，第二扫描信号保持第一高电平，脉冲信号变为并保持第二高电平，数据信号变为并保持地电位；所述数据电位小于地电位。