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CN103165080B - 像素电路及其驱动方法、显示装置 - Google Patents

像素电路及其驱动方法、显示装置 Download PDF

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CN103165080B CN201310092407.7A CN201310092407A CN103165080B CN 103165080 B CN103165080 B CN 103165080B CN 201310092407 A CN201310092407 A CN 201310092407A CN 103165080 B CN103165080 B CN 103165080B
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Abstract

本发明提供了一种像素电路，包括：发光器件；驱动管；第一开关管，源极与驱动管栅极连接，漏极与驱动管漏极连接；第三开关管，漏极连接发光器件，源极连接驱动管的漏极；存储电容，第一端与驱动管栅极连接；第二开关管，漏极与存储电容的第二端连接，源极与公共连接端连接；第四开关管，源极连接存储电容的第二端；第五开关管，漏极连接数据信号端，源极连接第四开关管漏极；第一电容，第一端连接第五开关管源极，第二端连接公共连接端。本发明还提供了一种包括上述像素电路的显示装置和驱动上述电路的驱动方法。本发明的像素电路通过对驱动管的补偿作用，使流过驱动管及发光器件的电流不受驱动管阈值电压的影响，使发光器件达到了亮度的均匀。

Description

像素电路及其驱动方法、显示装置
技术领域
本发明涉及显示器制造领域，尤其涉及一种像素电路及其驱动方法、显示装置。
背景技术
有源矩阵有机发光二极管（AMOLED，Active Matrix Organic Light EmittingDiode）显示作为新型的显示技术，与场效应薄膜晶体管（TFT，Thin FilmTransistor）液晶显示器（LCD，Liquid Crystal Display）相比，AMOLED不管在视角范围、画质、效能及成本上都有很多优势，在显示器制造领域有巨大的发展潜力。
AMOLED能够发光是由驱动TFT在饱和状态时产生的电流所驱动，因为输入相同的灰阶电压时，不同的临界电压会产生不同的驱动电流，造成电流的一致性很差，亮度均匀性一直很差。
如图1所示的传统的2T1C电路，电路只包含两个TFT，T1为开关管，DTFT为像素电路的驱动管，扫描线Scan开启开关管T1，数据电压Data对存储电容C充放电，发光期间开关管T1关闭，电容上的存储的电压使驱动管DTFT保持导通，导通电流使OLED发光。要实现稳定显示，就要为OLED提供稳定电流。电压控制电路的优点是结构简单、电容充电速度快，但是缺点是驱动电流的线性控制困难，原因是采用低温多晶硅制程上使DTFT的阈值电压的均匀性非常差，同时阈值电压也有漂移，即便是同样工艺参数制造出来的不同TFT的阈值电压也有较大差异，造成驱动发光电路的发光亮度均匀性很差和亮度衰减的问题。
发明内容
为解决因制程上使得驱动管的阈值电压均匀性非常差，导致驱动发光电路的发光亮度均匀性很差和亮度衰减的问题，本发明提供一种像素电路其驱动方法、显示装置，通过补偿驱动管的阈值电压，使驱动管提供的驱动电流不受阈值电压的影响。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种像素电路，所述像素电路包括：
发光器件，所述发光器件的第一端与电源电压端相连；
用于驱动所述发光器件发光的驱动管，所述驱动晶体管的源极与公共连接端连接；
第一开关管，所述第一开关管的栅极接收第一扫描信号，所述第一开关管的源极与所述驱动管的栅极连接，所述第一开关管的漏极与所述驱动管的漏极连接；
第三开关管，所述第三开关的漏极连接所述发光器件的另一端，所述第三开关管的源极连接所述驱动管的漏极，所述第三开关管的栅极连接控制信号；
存储电容，所述存储电容的第一端与所述驱动管的栅极连接；
第二开关管，所述第二开关管的漏极与所述存储电容的第二端连接，所述第二开关管的源极与所述公共连接端连接；
第四开关管，所述第四开关管的栅极连接第一扫描信号，所述第四开关管的源极连接所述存储电容的第二端；
第五开关管，所述第五开关管的栅极连接所述控制信号，所述第五开关管的漏极连接数据信号端，所述第五开关管的源极连接第四开关管的漏极；
第一电容，所述第一电容的第一端连接第五开关管的源极，所述第一电容的第二端连接公共连接端。
具体来说，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和驱动管均为薄膜场效应管。
进一步地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和驱动管具有相同的沟道类型，所述第四开关管和所述第五开关管的沟道类型与所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管具有的沟道类型相反。
进一步地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和驱动管为N型薄膜场效应管，所述第四开关管和所述第五开关管为P型薄膜场效应管。
进一步地，所述公共连接端为接地端。
进一步地，所述发光器件为有机发光二极管。
本发明还提供了一种显示装置，包括综上所述的像素电路。
本发明还提供了一种上述像素电路的驱动方法，所述驱动方法包括：
在第一阶段，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管导通，所述第三开关管和所述第四开关管断开，所述驱动管的栅极和漏极导通，所述驱动管饱和，且所述存储电容通过第一端放电；
在第二阶段，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管断开，所述第四开关管和所述第五开关管导通，所述存储电容和第一电容充电，所述存储电容第二端的电压随之升高，开启所述驱动晶体管；
在第三阶段，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管断开，所述第三开关管和所述第四开关管导通，所述第一电容保持所述存储电容第一端电压，同时所述驱动管继续保持导通状态，所述电源电压信号通过所述驱动管驱动所述发光器件发光。
本发明的有益效果是：通过补偿驱动管的阈值电压，使驱动管提供的驱动电流不受阈值电压的影响，以提高驱动电流一致性，改善驱动电路亮度均匀性并减小亮度衰减。
附图说明
图1表示现有技术2T1C像素驱动电路示意图；
图2表示本发明像素电路的电路图；
图3表示图2所示电路的时序图。
其中图中：T1-第一开关管，T2-第二开关管，T3-第三开关管，T4-第四开关管，T5-第五开关管，DTFT-驱动管，Cst-存储电容，C1-第一电容，VDD-电源电压端，VSS-公共连接端，Vdata-数据信号端，Vscan1-第一扫描信号，EM-控制信号。
具体实施方式
本发明提供了一种像素电路，所述像素电路包括：发光器件，所述发光器件一端与电源电压端相连；用于驱动所述发光器件发光的驱动管，所述驱动晶体管的源极与公共连接端连接；第一开关管，所述第一开关管的栅极接收第一扫描信号，所述第一开关管的源极与所述驱动管的栅极连接，所述第一开关管的漏极与所述驱动管的漏极连接；第三开关管，所述第三开关的漏极连接所述发光器件的另一端，所述第三开关管的源极连接所述驱动管的漏极，所述第三开关管的栅极连接控制信号；存储电容，第一端与所述驱动管的栅极连接；第二开关管，所述第二开关管的漏极与所述存储电容的第二端连接，所述第二开关管的源极与所述公共连接端连接；第四开关管，所述第四开关管的栅极连接第一扫描信号，所述第四开关管的源极连接所述存储电容的第二端；第五开关管，所述第五开关管的栅极连接所述控制信号，所述第五开关管的漏极连接数据信号端，所述第五开关管的源极连接第四开关管的漏极；第一电容，所述第一电容的第一端连接第五开关管的源极，所述第一电容第二端连接公共连接端。
本发明的像素驱动电路分三个阶段进行工作。在第一阶段，第五开关管导通，第三开关管和第四开关管断开；第一开关管导通，使得驱动管栅极和漏极连通；第二开关管导通，使得存储电容第二端与公共连接端连通；驱动管进入饱和状态，所述存储电容放电直至其两端电压等于所述驱动管阈值电压，数据信号端信号端的电压导入驱动电路。在第二阶段，第一开关管、第二开关管和第三开关管断开，第四开关管和第五开关管导通。驱动管栅极和漏极连通，第四开关管和第五开关管导通使得存储电容第二端连接所述数据信号端，所述存储电容第二端电平充电为所述数据信号端电压，所述存储电容电压若要维持在所述驱动管阈值电压不变，则所述存储电容第一端跃升至相应的一个包括所述驱动管阈值电压和所述数据信号端电压的值。在第三阶段，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管断开，所述第三开关管和所述第四开关管导通；第三开关管的导通为发光器件接通电源和驱动管的漏极，由于电源电压远大于所述存储电容第一端电压，所述驱动管进入饱和状态，发光器件开始发光，此时所述存储电容补偿所述驱动管阈值电压，流过所述驱动管及所述发光器件的电流不再受所述驱动管阈值电压的影响。本发明提高像素电路驱动管驱动电流一致性，改善了驱动管制程上的均匀性很差导致的不同像素单元电路亮度不均匀、亮度衰减等问题。
优选地，本发明的像素电路包括五个开关管和驱动管。五个开关管和驱动管均为薄膜型场效应管。第一开关管、第二开关管、第三开关管和驱动管具有相同的沟道类型，第四开关管和第五开关管具有相同的沟道类型。第一开关管、第二开关管、第三开关管和驱动管具有的沟道类型与第四开关管和第五开关管的沟道类型相反。第一、二和四开关管的栅极连接第一扫描信号作为导通或关断信号，所述第三和五开关管的栅极连接控制信号作为导通或关断信号。选择两种开关信号，简化了电路和电路驱动方法。开关信号的选择，也可以根据实际需要增加，或设定不同的开关管对应不同的开关信号。
优选地，发光器件和所述驱动管漏极之间串联所述第三开关管，所述发光器件串联在所述第三开关管和所述电源之间。发光器件选用上发光的方式，发光器件的正极与所述电源电压端相连，发光器件的负极与第三开关管的漏极相连，当然相应地发光器件也可选择下发光方式，但是上发光方式相比下发光方式有更高开口率。驱动管的源极与所述的公共连接端相连，公共连接端为接地端，驱动管采用恒流型接法。
具体地，图2为本发明像素电路原理图，下面结合图2，对本发明像素电路的实施例进行分析。
参照图2所示，第一开关管T1的漏极与驱动管DTFT的漏极连接，第一开关管T1的源极与驱动管DTFT的栅极连接，第一开关管用于断开或导通驱动管DTFT的漏极和栅极之间的连接；第二开关管T2的漏极与存储电容Cst的第二端（P端）连接，第二开关管T2的源极与驱动管DTFT的源极接公共接地端VSS，第二开关管T2用于断开或导通存储电容Cst的第二端（P端）与公共连接端VSS之间的连接；第三开关管T3的漏极与发光器件的负极端连接，第三开关管T3的源极与驱动管DTFT的漏极连接，所述第三开关管T3用于断开或导通发光器件与驱动管DTFT的漏极之间的连接；第四开关管T4和第五开关管T5，串联设置于数据信号端Vdata与存储电容Cst的第二端（P端）之间；第一电容C1，第一端与所述驱动管的源极连接，第二端分别与所述第四开关管T4的漏极和所述第五开关管T5的源极共接一处；其中第四开关管T4用于断开或导通存储电容Cst的第二端（P端）与第一电容C1之间的连接；第五开关管T5用于断开或导通所述数据信号端Vdata和第一电容C1之间的连接。
本实施例的像素电路包含5个开关管、1个驱动管和2个电容。其中第四开关管T4和第五开关管T5为P型管，第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3和驱动管为N型管。第一扫描信号Vscan1和控制信号EM两条信号线输入的电平信号作为控制开关管断开或导通的信号，公共连接端VSS为接地端。可选地，开关管第四开关管T4和第五开关管T5为N型管，第一开关管T1、第二开关管T2、第三开关管T3为N型管，但是控制开关管导通或关断的信号需要做调整。
具体地，在电源和驱动管DTFT漏极之间串联一个有机发光二极管（OLED）作为发光器件，并由第三开关管T3栅极接收的控制信号EM控制电源和驱动管DTFT漏极导通或关断。OLED为上发光的方式，比下发光的方式有更高开口率。驱动管DTFT栅极和源极之间连接第一开关管T1，通过第一扫描信号Vscan1连接第一开关管T1栅极控制其导通或关断。驱动管DTFT源极接公共接地端，为恒流型接法，驱动管DTFT栅极接存储电容Cst的G端,存储电容Cst的P端（第二端）通过第二开关管T2与公共接地端连接，第二开关管T2栅极接第一扫描信号Vscan1。存储电容Cst的P端通过第四开关管T4与第一电容C1的第二端连接，第四开关管T4栅极接第一扫描信号Vscan1。第一电容C1的第一端与驱动管DTFT的源极同接公共接地端。第一电容C1的第二端通过第五开关管T5连接数据信号端Vdata，控制信号EM控制第五开关管T5的导通或关断。第三开关管T3的栅极接收控制信号EM，关断或导通驱动管DTFT和OLED的连接，为OLED的发光提供通路或断开此通路。
本发明还包括驱动上述像素电路的驱动方法，下面结合图3所示的时序图来对图2所示像素电路的各阶段各组成部件的工作状态和功能进行详细介绍。
（1）第一阶段为DATA预写入阶段。第一扫描信号Vscan1的电平为高电平，控制信号EM的电平为低电平，第一开关管T1、第二开关管T2和第五开关管T5导通，第三开关管T3和第四开关管T4关断。驱动管DTFT的栅极和漏极导通，存储电容Cst的P端和第一电容C1的第一端共接地，所述第一电容C1的第二端与所述数据信号端Vdata连通。此时的驱动管DTFT进入饱和状态，实为一个二极体。存储电容Cst放电，此时存储电容Cst的G端和存储电容Cst的P端的电压差与驱动管DTFT阈值电压Vth相等，Vcst=VG-VP=Vth；第一电容C1被充电，第一电容C1两端的电压Vc1=Vdata。
（2）第二阶段为DATA写入阶段。第一扫描信号Vscan1和控制信号EM的电平为低电平，第四开关管T4和第五开关管T5导通，第一开关管T1、第二开关管T2和第三开关管T3关断。存储电容Cst的P端和第一电容C1的第二端共接数据信号端Vdata，第一电容C1的第一端接地。此时存储电容Cst的P端与第一电容C1第一端连接，此时存储电容Cst的P端的电压充电到Vdata，存储电容Cst两端的电压如果要保持在Vth，则存储电容Cst的G端的电压跳变到VG=Vth+Vdata。
（3）第三阶段为发光阶段。控制信号EM的电平为高电平，第一扫描信号Vscan1的电平为低电平，则第一开关管T1、第二开关管T2和第五开关管T5关断，第三开关管T3和第四开关管T4导通。存储电容Cst的P端和所述第一电容C1的第二端导通，第一电容C1的第一端接地，所述驱动管DTFT的漏极、OLED和电源电压端VDD串联导通。由于电源电压VDD远远大于驱动管栅极（Cst的G端）的电压VG，则驱动管DTFT进入饱和状态，此时流过驱动管DTFT及OLED的电流I为：
I=K(VGS-Vth)^2=K(Vdata+Vth-Vth)^2=K（Vdata）^2。
如步骤（3）中所做出的分析，此时流过驱动管DTFT及OLED的电流I不受驱动管DTFT阈值电压Vth的影响，这样就可以改善因为制程上导致的驱动管DTFT阈值电压Vth不均匀的现象，改善了电流的均匀性，使OLED达到了亮度的均匀。
本发明还提供了一种包括上述像素电路的显示装置，该显示装置的每个OLED发光单元通过补偿OLED驱动管DTFT的阈值电压，达到OLED电路的电流的一致性，解决显示装置面板亮度不均匀和亮度的衰减等问题。
以上所述的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人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种像素电路，其特征在于，所述像素电路包括：
发光器件，所述发光器件一端与电源电压端相连；
用于驱动所述发光器件发光的驱动管，所述驱动管的源极与公共连接端连接；
第一开关管，所述第一开关管的栅极接收第一扫描信号，所述第一开关管的源极与所述驱动管的栅极连接，所述第一开关管的漏极与所述驱动管的漏极连接；
第三开关管，所述第三开关的漏极连接所述发光器件的另一端，所述第三开关管的源极连接所述驱动管的漏极，所述第三开关管的栅极连接控制信号；
存储电容，所述存储电容的第一端与所述驱动管的栅极连接；
第二开关管，所述第二开关管的漏极与所述存储电容的第二端连接，所述第二开关管的源极与所述公共连接端连接；
第四开关管，所述第四开关管的栅极连接第一扫描信号，所述第四开关管的源极连接所述存储电容的第二端；
第五开关管，所述第五开关管的栅极连接所述控制信号，所述第五开关管的漏极连接数据信号端，所述第五开关管的源极连接第四开关管的源极；
第一电容，所述第一电容的第一端连接第五开关管的源极，所述第一电容的第二端连接公共连接端。
2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和驱动管均为薄膜场效应管。
3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述驱动管具有相同的沟道类型，所述第四开关管和所述第五开关管的沟道类型与所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述驱动管的沟道类型相反。
4.如权利要求3所述的像素电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和驱动管为N型薄膜场效应管，所述第四开关管和所述第五开关管为P型薄膜场效应管。
5.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述公共连接端为接地端。
6.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述发光器件为有机发光二极管。
7.一种显示装置，包括如权利要求1至6任一项所述的像素电路。
8.一种如权利要求1所述像素电路的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法包括：
在第一阶段，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管导通，所述第三开关管和所述第四开关管断开，所述驱动管的栅极和漏极导通，所述驱动管饱和，且所述存储电容通过第一端放电；
在第二阶段，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管断开，所述第四开关管和所述第五开关管导通，所述存储电容和第一电容充电，所述存储电容第二端的电压随之升高，开启所述驱动晶体管；
在第三阶段，所述第一开关管、所述第二开关管和所述第五开关管断开，所述第三开关管和所述第四开关管导通，所述第一电容保持所述存储电容第一端电压，同时所述驱动管继续保持导通状态，所述电源电压信号通过所述驱动管驱动所述发光器件发光。
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