CN109410844B - 像素驱动电路及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种像素驱动电路及显示装置。所述像素驱动电路包括：复位模块、与所述复位模块电性连接的补偿模块和与所述补偿模块电性连接的发光模块；所述复位模块用于接收复位控制信号并在复位控制信号的控制下复位所述补偿模块；所述补偿模块用于接收扫描信号并在扫描信号的控制下接收数据信号和补偿电压，以完成阈值电压的补偿；所述发光模块用于接收发光控制信号并在发光控制信号的控制下发光，能够有效补偿阈值电压，提高显示画面的对比度。

Description

像素驱动电路及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素驱动电路及显示装置。
背景技术
有机发光二极管(Organic Light Emitting Display，OLED)显示装置具有自发光、驱动电压低、发光效率高、响应时间短、清晰度与对比度高、近180°视角、使用温度范围宽，可实现柔性显示与大面积全色显示等诸多优点，被业界公认为是最有发展潜力的显示装置。
OLED显示装置按照驱动方式可以分为无源矩阵型OLED(Passive Matrix OLED，PMOLED)和有源矩阵型OLED(Active Matrix OLED，AMOLED)两大类，即直接寻址和薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)矩阵寻址两类。其中，AMOLED具有呈阵列式排布的像素，属于主动显示类型，发光效能高，通常用作高清晰度的大尺寸显示装置。
AMOLED是电流驱动器件，当有电流流过有机发光二极管时，有机发光二极管发光，且发光亮度由流过有机发光二极管自身的电流决定。大部分已有的集成电路(IntegratedCircuit，IC)都只传输电压信号，故AMOLED的像素驱动电路需要完成将电压信号转变为电流信号的任务。
传统的AMOLED像素驱动电路通常为2T1C，即两个薄膜晶体管加一个电容的结构，请参阅图1，为现有的2T1C像素驱动电路，包括第一薄膜晶体管T10、第二薄膜晶体管T20、电容C10、及有机发光二极管D10；第一薄膜晶体管T10的栅极电性连接第二薄膜晶体管T20的漏极，源极接入电源正电压OVDD，漏极电性连接有机发光二极管D10的阳极；第二薄膜晶体管T20的栅极接入栅极驱动信号Gate，源极接入数据信号Data，漏极电性连接第一薄膜晶体管T10的栅极；电容C10的一端电性连接第一薄膜晶体管T10的栅极，另一端电性连接于第一薄膜晶体管T10的源极；有机发光二极管D10的阳极电性连接第一薄膜晶体管T10的漏极，阴极接入电源负电压OVSS。该2T1C的AMOLED像素驱动电路工作时，流过有机发光二极管D10的电流满足：
I＝k×(Vsg-Vth)2
其中，I为流过有机发光二极管D10的电流，k为与驱动薄膜晶体管即第一薄膜晶体管T10特性有关的常值系数，Vsg为驱动薄膜晶体管即第一薄膜晶体管T10源极和栅极的电压差，Vth为驱动薄膜晶体管即第一薄膜晶体管T10的阈值电压，可见流过有机发光二极管D10的电流与驱动薄膜晶体管的阈值电压相关。
由于面板制程的不稳定性等原因，使得面板内每个像素驱动电路内的驱动薄膜晶体管的阈值电压产生差别，而长时间使用后面薄膜晶体管的材料会发生老化，产生变异，导致驱动薄膜晶体管的阈值电压产生漂移，导致流过有机发光二极管的电流不稳定的问题，会造成面板显示的不均匀现象。而传统的2T1C电路中，驱动薄膜晶体管的阈值电压漂移无法通过调节得到改善，因此需要通过添加新的薄膜晶体管或新的信号的方式来减弱阈值电压漂移带来的影响，即使得AMOLED像素驱动电路具有补偿功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种像素驱动电路，能够有效补偿阈值电压，提高显示画面的对比度。
本发明的目的还在于提供一种显示装置，能够有效补偿阈值电压，提高显示画面的对比度。
为实现上述目的，本发明提供了一种像素驱动电路，包括：复位模块、与所述复位模块电性连接的补偿模块和与所述补偿模块电性连接的发光模块；
所述复位模块用于接收复位控制信号并在复位控制信号的控制下复位所述补偿模块；
所述补偿模块用于接收扫描信号并在扫描信号的控制下接收数据信号和补偿电压并进行阈值电压的补偿；
所述发光模块用于接收发光控制信号并在发光控制信号的控制下发光。
所述补偿模块包括：第一薄膜晶体管、第二薄膜晶体管、第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管及存储电容；
所述第一薄膜晶体管的栅极接收扫描信号，源极电性连接第一节点，漏极电性连接第二节点；
所述第二薄膜晶体管的栅极接收扫描信号，源极接收补偿电压，漏极电性连接第三节点；
所述第三薄膜晶体管的栅极接收扫描信号，源极接收数据信号，漏极电性连接第四节点；
所述第四薄膜晶体管的栅极电性连接第一节点，源极电性连接第二节点，漏极电性连接第三节点；
所述存储电容的两端分别电性连接第一节点和第四节点；
所述复位模块与所述第一节点和第四节点电性连接，所述发光模块与第二节点、第三节点及第四节点电性连接。
所述复位模块包括第五薄膜晶体管；
所述第五薄膜晶体管的栅极接收复位控制信号，源极电性连接第一节点，漏极电性连接第四节点。
所述发光模块包括：第六薄膜晶体管、第七薄膜晶体管、第八薄膜晶体管及电致发光元件；
所述第六薄膜晶体管的栅极接收发光控制信号，源极接收电源高电压，漏极电性连接第三节点；
所述第七薄膜晶体管的栅极接收发光控制信号，源极电性连接第二节点，漏极电性连接电致发光元件的阳极；
所述第八薄膜晶体管的栅极接收发光控制信号，源极电性连接第三节点，漏极电性连接第四节点；
所述电致发光元件的阴极接收电源低电压。
所述像素驱动电路的工作过程依次包括复位阶段、补偿阶段及发光阶段；
所述复位阶段，所述复位控制信号有效，扫描信号和发光控制信号无效；
所述补偿阶段，所述扫描信号有效，所述复位控制信号和发光控制信号无效；
所述发光阶段，所述发光控制信号有效，所述复位控制信号和发光控制信号无效。
所述第一薄膜晶体管、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、第七薄膜晶体管及第八薄膜晶体管为N型薄膜晶体管；
所述复位控制信号、扫描信号及发光控制信号为高电平时，所述复位控制信号、扫描信号及发光控制信号有效；
所述复位控制信号、扫描信号及发光控制信号为低电平时，所述复位控制信号、扫描信号及发光控制信号无效。
在复位阶段，所述第一节点的电压与第四节点的电压相等。
在补偿阶段，所述第四节点的电压等于数据信号的电压，所述第一节点的电压等于补偿电压与第四薄膜晶体管的阈值电压之和。
在发光阶段，所述第四节点的电压等于电源高电压，所述第一节点的电压等于补偿电压、第四薄膜晶体管的阈值电压及电源高电压的和与数据信号的电压的差。
本发明一种显示装置，包括上述的像素驱动电路。
本发明的有益效果：本发明提供了一种像素驱动电路，包括：复位模块、与所述复位模块电性连接的补偿模块和与所述补偿模块电性连接的发光模块；所述复位模块用于接收复位控制信号并在复位控制信号的控制下复位所述补偿模块；所述补偿模块用于接收扫描信号并在扫描信号的控制下接收数据信号和补偿电压，以完成阈值电压的补偿；所述发光模块用于接收发光控制信号并在发光控制信号的控制下发光，能够有效补偿阈值电压，提高显示画面的对比度。本发明还提供一种显示装置，能够有效补偿阈值电压，提高显示画面的对比度。
附图说明
为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
附图中，
图1为现有的像素驱动电路的电路图；
图2为本发明的像素驱动电路的模块图；
图3为本发明的像素驱动电路的电路图；
图4为本发明的像素驱动电路的时序图；
图5为本发明的像素驱动电路的在复位阶段的工作示意图；
图6为本发明的像素驱动电路的在补偿阶段的工作示意图；
图7为本发明的像素驱动电路的在发光阶段的工作示意图；
图8为本发明的像素驱动电路在工作过程中各节点的电压及电致发光元件的阳极处的电流的波形图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。
请参阅图2，本发明提供一种像素驱动电路，包括：复位模块1、与所述复位模块1电性连接的补偿模块2和与所述补偿模块2电性连接的发光模块3；
所述复位模块1用于接收复位控制信号Reset并在复位控制信号Reset的控制下复位所述补偿模块2；
所述补偿模块2用于接收扫描信号Scan并在扫描信号Scan的控制下接收数据信号Data和补偿电压Vi并进行阈值电压的补偿；
所述发光模块3用于接收发光控制信号EM并在发光控制信号EM的控制下发光。
具体地，如图3所示，在本发明的实施例中所述补偿模块2具体包括：第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4及存储电容C1；
所述第一薄膜晶体管T1的栅极接收扫描信号Scan，源极电性连接第一节点G，漏极电性连接第二节点C；
所述第二薄膜晶体管T2的栅极接收扫描信号Scan，源极接收补偿电压Vi，漏极电性连接第三节点B；
所述第三薄膜晶体管T3的栅极接收扫描信号Scan，源极接收数据信号Data，漏极电性连接第四节点A；
所述第四薄膜晶体管T4的栅极电性连接第一节点A，源极电性连接第二节点C，漏极电性连接第三节点B；
所述存储电容C1的两端分别电性连接第一节点G和第四节点A；
所述复位模块1与所述第一节点G和第四节点A电性连接，所述发光模块2与第二节点C、第三节点B及第四节点A电性连接。
进一步地，如图3所示，所述复位模块1具体包括：第五薄膜晶体管T5；
所述第五薄膜晶体管T5的栅极接收复位控制信号Reset，源极电性连接第一节点G，漏极电性连接第四节点A。
进一步地，如图3所示，所述发光模块3具体包括：第六薄膜晶体管T6、第七薄膜晶体管T7、第八薄膜晶体管T8及电致发光元件D1；
所述第六薄膜晶体管T6的栅极接收发光控制信号EM，源极接收电源高电压Vdd，漏极电性连接第三节点B；
所述第七薄膜晶体管T7的栅极接收发光控制信号EM，源极电性连接第二节点C，漏极电性连接电致发光元件D1的阳极；
所述第八薄膜晶体管T8的栅极接收发光控制信号EM，源极电性连接第三节点B，漏极电性连接第四节点A；
所述电致发光元件D1的阴极接收电源低电压Vss。
具体地，在本实施例中，所述电致发光元件D1为有机发光二极管，所述所述第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5、第六薄膜晶体管T6、第七薄膜晶体管T7及第八薄膜晶体管T8为非晶硅薄膜晶体管、低温多晶硅薄膜晶体管或金属氧化物半导体薄膜晶体管。
优选地，在本实施例中，所述所述所述第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5、第六薄膜晶体管T6、第七薄膜晶体管T7及第八薄膜晶体管T8为N型薄膜晶体管，其在高电平状态下导通，低电平状态下截止。
具体地，所述复位控制信号Reset、扫描信号Scan及发光控制信号EM均通过外部时序控制器提供。
需要说明的是，请参阅图4，所述像素驱动电路的工作过程依次包括复位阶段10、补偿阶段20及发光阶段30；
所述复位阶段10，所述复位控制信号Reset有效，扫描信号Scan和发光控制信号EM无效，所述复位阶段10的主要工作为复位补偿模块2，存储电容C1的两端即使得第一节点G和第四节点A的电位相等。
所述补偿阶段20，所述扫描信号Scan有效，所述复位控制信号Reset和发光控制信号EM无效，所述补偿阶段20的主要工作为向第四节点A写入数据信号Data，向第三阶段B写入补偿电压Vi，形成从第二节点C流向第三节点B的抓取电流I1，使得第一节点G的电压等于补偿电压Vi和第四薄膜晶体管T4的阈值电压Vth的和，以完成第四薄膜晶体管T4的抓取。
所述发光阶段30，所述发光控制信号EM有效，所述复位控制信号Reset和发光控制信号EM无效，所述发光阶段30主要工作为提供电源高电压Vdd，驱动电致发光元件D1发光。
具体地，由于该实施例中，所述第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3、第四薄膜晶体管T4、第五薄膜晶体管T5、第六薄膜晶体管T6、第七薄膜晶体管T7及第八薄膜晶体管T8为N型薄膜晶体管；相应地，所述复位控制信号Reset、扫描信号Scan及发光控制信号EM为高电平时，所述复位控制信号Reset、扫描信号Scan及发光控制信号EM有效；所述复位控制信号Reset、扫描信号Scan及发光控制信号EM为低电平时，所述复位控制信号Reset、扫描信号Scan及发光控制信号EM无效。
请参阅图5至图7，并结合图8详细说明所述像素驱动电路的工作过程：
如图5及图8所示，在复位阶段10，所述复位信号Reset为高电平，扫描信号Scan及发光控制信号EM为低电平，第五薄膜晶体管T5导通，其余薄膜晶体管均关闭，所述第一五薄膜晶体管T5连通所述第一节点G和第四节点A，也即使得所述存储电容C1的两端被连接到一起，使得所述存储电容C1的两端的电压被复位至相等；
如图6及图8所示，在补偿阶段20，所述扫描信号Scan为高电平，复位信号Reset及发光控制信号EM为低电平，所述第一至第四薄膜晶体管T1、T2、T3及T4导通，第五至第八薄膜晶体管T5、T6、T7及T8截止，导通的第三薄膜晶体管T3向第四节点A写入数据信号Data，使得第四节点A的电压变为数据信号Data的电压Vdata，导通的第二薄膜晶体管T2向第三节点B写入补偿电压Vi，存储电容C1通过第一薄膜晶体管T1和第四薄膜晶体管T4开始放电抓取第四薄膜晶体管T4的阈值电压，直至第一节点G的电压比第三节点B的电压高出一个第四薄膜晶体管的阈值电压，也即第一节点G的电压等于补偿电压Vi和第四薄膜晶体管的阈值电压Vth之和，图8中位置100即为抓取第四薄膜晶体管T4的阈值电压时的第一节点G的波形，抓取时，流过第四薄膜晶体管T4的电流I1的方向为从第二节点C流向第三节点B。
如图7及图8所示，在发光阶段30，所述发光控制信号EM为高电平，复位信号Reset及扫描信号Scan为低电平，所述第一至第五薄膜晶体管T1、T2、T3、T4及T5关闭，第六至第八薄膜晶体管T6、T7及T8截止，导通的第六薄膜晶体管T3向第三节点B接入电源高电压Vdd，导通的第八薄膜晶体管T8将第三节点B的电源高电压Vdd传输至第四节点A，使得第四节点A的电压变为电源高电压Vdd，通过电容耦合作用，第一节点G电压变为补偿电压Vi、第四薄膜晶体管T4的阈值电压Vth及电源高电压Vdd的和与数据信号Data的电压的差Vi+Vth+Vdd-Vdata，流过电致发光元件D1的电流I2为：
I2＝k×(Vgs-Vth)2
＝k×(Vi+Vth+Vdd-Vdata-Voled-Vth)2
＝k×(Vi+Vdd-Vdata-Voled)2；
其中，k为与驱动薄膜晶体管即第四薄膜晶体管T4特性有关的常值系数，Voled为电致发光元件D1两端的跨压，从上述公式可以看出，流过电致发光元件D1的电流I2与第四薄膜晶体管T4的阈值电压Vth无关，从而可以消除第四薄膜晶体管T4的阈值电压Vth引起的画面显示不良的问题。
进一步地，如图8所示，在发光阶段30，电致发光元件的阳极处的电流Ia在位置200处明显增加，且稳定发光。
值得一提的是，本发明的像素驱动电路在工作过程中，抓取第四薄膜晶体管T4的阈值电压时的电流I1的流动方向为第二节点C向第三节点B，电致发光元件D1发光时的电流I2的流动方向为第三节点B向第二节点C，两者方向相反，能够缓解第四薄膜晶体管T4的老化，延迟第四薄膜晶体管T4的寿命，并防止抓取第四薄膜晶体管T4的阈值电压时电致发光元件D1发光，减少电致发光元件D1“偷亮”的问题。
此外，本发明还提供一种显示装置，包括上述的像素驱动电路。
综上所述，本发明提供了一种像素驱动电路，包括：复位模块、与所述复位模块电性连接的补偿模块和与所述补偿模块电性连接的发光模块；所述复位模块用于接收复位控制信号并在复位控制信号的控制下复位所述补偿模块；所述补偿模块用于接收扫描信号并在扫描信号的控制下接收数据信号和补偿电压，以完成阈值电压的补偿；所述发光模块用于接收发光控制信号并在发光控制信号的控制下发光，能够有效补偿阈值电压，提高显示画面的对比度。本发明还提供一种显示装置，能够有效补偿阈值电压，提高显示画面的对比度。
以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种像素驱动电路，其特征在于，包括：复位模块(1)、与所述复位模块(1)电性连接的补偿模块(2)和与所述补偿模块(2)电性连接的发光模块(3)；
所述复位模块(1)用于接收复位控制信号(Reset)并在复位控制信号(Reset)的控制下复位所述补偿模块(2)；
所述补偿模块(2)用于接收扫描信号(Scan)并在扫描信号(Scan)的控制下接收数据信号(Data)和补偿电压(Vi)并进行阈值电压的补偿；
所述发光模块(3)用于接收发光控制信号(EM)并在发光控制信号(EM)的控制下发光；
所述补偿模块(2)包括：第一薄膜晶体管(T1)、第二薄膜晶体管(T2)、第三薄膜晶体管(T3)、第四薄膜晶体管(T4)及存储电容(C1)；
所述第一薄膜晶体管(T1)的栅极接收扫描信号(Scan)，源极电性连接第一节点(G)，漏极电性连接第二节点(C)；
所述第二薄膜晶体管(T2)的栅极接收扫描信号(Scan)，源极接收补偿电压(Vi)，漏极电性连接第三节点(B)；
所述第三薄膜晶体管(T3)的栅极接收扫描信号(Scan)，源极接收数据信号(Data)，漏极电性连接第四节点(A)；
所述第四薄膜晶体管(T4)的栅极电性连接第一节点(G)，源极电性连接第二节点(C)，漏极电性连接第三节点(B)；
所述存储电容(C1)的两端分别电性连接第一节点(G)和第四节点(A)；
所述复位模块(1)与所述第一节点(G)和第四节点(A)电性连接，所述发光模块(3)与第二节点(C)、第三节点(B)及第四节点(A)电性连接；
所述像素驱动电路在工作过程中，抓取第四薄膜晶体管(T4)的阈值电压时的电流的流动方向为第二节点(C)向第三节点(B)，所述发光模块(3)发光时的电流的流动方向为第三节点(B)向第二节点(C)，两者方向相反。
2.如权利要求1所述的像素驱动电路，其特征在于，所述复位模块(1)包括第五薄膜晶体管(T5)；
所述第五薄膜晶体管(T5)的栅极接收复位控制信号(Reset)，源极电性连接第一节点(G)，漏极电性连接第四节点(A)。
3.如权利要求2所述的像素驱动电路，其特征在于，所述发光模块(3)包括：第六薄膜晶体管(T6)、第七薄膜晶体管(T7)、第八薄膜晶体管(T8)及电致发光元件(D1)；
所述第六薄膜晶体管(T6)的栅极接收发光控制信号(EM)，源极接收电源高电压(Vdd)，漏极电性连接第三节点(B)；
所述第七薄膜晶体管(T7)的栅极接收发光控制信号(EM)，源极电性连接第二节点(C)，漏极电性连接电致发光元件(D1)的阳极；
所述第八薄膜晶体管(T8)的栅极接收发光控制信号(EM)，源极电性连接第三节点(B)，漏极电性连接第四节点(A)；
所述电致发光元件(D1)的阴极接收电源低电压(Vss)。
4.如权利要求3所述的像素驱动电路，其特征在于，所述像素驱动电路的工作过程依次包括复位阶段(10)、补偿阶段(20)及发光阶段(30)；
所述复位阶段(10)，所述复位控制信号(Reset)有效，扫描信号(Scan)和发光控制信号(EM)无效；
所述补偿阶段(20)，所述扫描信号(Scan)有效，所述复位控制信号(Reset)和发光控制信号(EM)无效；
所述发光阶段(30)，所述发光控制信号(EM)有效，所述复位控制信号(Reset)和扫描信号(Scan)无效。
5.如权利要求4所述的像素驱动电路，其特征在于，所述第一薄膜晶体管(T1)、第二薄膜晶体管(T2)、第三薄膜晶体管(T3)、第四薄膜晶体管(T4)、第五薄膜晶体管(T5)、第六薄膜晶体管(T6)、第七薄膜晶体管(T7)及第八薄膜晶体管(T8)为N型薄膜晶体管；
所述复位控制信号(Reset)、扫描信号(Scan)及发光控制信号(EM)为高电平时，所述复位控制信号(Reset)、扫描信号(Scan)及发光控制信号(EM)有效；
所述复位控制信号(Reset)、扫描信号(Scan)及发光控制信号(EM)为低电平时，所述复位控制信号(Reset)、扫描信号(Scan)及发光控制信号(EM)无效。
6.如权利要求4所述的像素驱动电路，其特征在于，在复位阶段(10)，所述第一节点(G)的电压与第四节点(A)的电压相等。
7.如权利要求4所述的像素驱动电路，其特征在于，在补偿阶段(20)，所述第四节点(A)的电压等于数据信号(Data)的电压，所述第一节点(G)的电压等于补偿电压(Vi)与第四薄膜晶体管(T4)的阈值电压之和。
8.如权利要求4所述的像素驱动电路，其特征在于，在发光阶段(30)，
所述第四节点(A)的电压等于电源高电压(Vdd)，所述第一节点(G)的电压等于补偿电压(Vi)、第四薄膜晶体管(T4)的阈值电压及电源高电压(Vdd)的和与数据信号(Data)的电压的差。
9.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的像素驱动电路。
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