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CN104078005B - 像素电路及其驱动方法和显示装置 - Google Patents

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CN104078005B CN201410293096.5A CN201410293096A CN104078005B CN 104078005 B CN104078005 B CN 104078005B CN 201410293096 A CN201410293096 A CN 201410293096A CN 104078005 B CN104078005 B CN 104078005B
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Abstract

本发明的提供一种像素电路及其驱动方法和显示装置。所述像素电路包括：复位单元，将复位电压接入驱动晶体管的栅极，使得驱动晶体管复位；写入单元，将数据电压写入存储电容的第二端，将参考电压写入驱动晶体管的第二极；阈值电压锁存单元，导通驱动晶体管的栅极和驱动晶体管的第一极的连接，将驱动晶体管的阈值电压锁存到驱动晶体管的栅极；驱动电平锁存单元，将第二驱动电平锁存到存储电容的第二端；以及发光控制单元，在将该阈值电压锁存到驱动晶体管的栅极之后，将第二驱动电平接入驱动晶体管的第二极，控制驱动晶体管驱动发光元件发光，驱动晶体管的栅源电压补偿驱动晶体管的阈值电压和第二驱动电平。本发明可以改善补偿驱动电平的效果。

Description

像素电路及其驱动方法和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素电路及其驱动方法和显示装置。
背景技术
现有的应用于AMOLED(Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，有源矩阵有机发光二极管)显示装置的像素电路中，将驱动电平VDD和驱动晶体管的阈值电压Vth同步进行锁存，但是由于像素电路中在锁存阶段驱动晶体管采用二极管连接方式，相当于通过驱动晶体管的源极给一个超大电阻和电容充电，因此向电容充电非常缓慢，在一定时间内是不能完全充电到预定电压的，只能充电至某一电压，该电压与预定电压的比例是充电率，这样锁存的驱动电平VDD应该乘以该充电率，这样在发光阶段便不能完全补偿驱动电平VDD。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种像素电路及其驱动方法和显示装置，以改善补偿驱动电平的效果。
为达到上述目的，本发明提供了一种像素电路，包括驱动晶体管、存储电容和发光元件；所述驱动晶体管与所述发光元件的第一端连接，所述发光元件的第二端接入第一驱动电平；所述存储电容的第一端与所述驱动晶体管的栅极连接；所述像素电路还包括：
复位单元，用于将复位电压接入所述驱动晶体管的栅极，使得所述驱动晶体管复位；
写入单元，用于在所述驱动晶体管复位后，将数据电压写入所述存储电容的第二端，并将参考电压写入所述驱动晶体管的第二极；
阈值电压锁存单元，用于在所述驱动晶体管复位后，导通所述驱动晶体管的栅极和所述驱动晶体管的第一极的连接，从而将所述驱动晶体管的阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极；
驱动电平锁存单元，用于在将该阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极之后，将第二驱动电平锁存到所述存储电容的第二端；
以及，发光控制单元，用于在将该阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极之后，将所述第二驱动电平接入所述驱动晶体管的第二极，从而控制所述驱动晶体管驱动所述发光元件发光，并所述驱动晶体管的栅源电压补偿所述驱动晶体管的阈值电压和所述第二驱动电平。
实施时，所述复位电压小于所述参考电压与所述驱动晶体管的阈值电压之和。
实施时，所述复位单元受复位控制信号控制，所述写入单元和所述阈值电压锁存单元受扫描信号控制，所述驱动电平锁存单元和所述发光控制单元受发光控制信号控制。
实施时，所述复位单元包括：
复位晶体管，栅极接入所述复位控制信号，第一极接入所述复位电压，第二极与所述驱动晶体管的栅极连接。
实施时，所述写入单元包括：
数据写入晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极与所述存储电容的第二端连接，第二极接入所述数据电压；
以及，参考电压写入晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极与所述驱动晶体管的第二极连接，第二极接入所述参考电压；
所述阈值电压锁存单元包括：阈值电压锁存晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极与所述驱动晶体管的第一极连接，第二极与所述驱动晶体管的栅极连接。
实施时，所述驱动电平锁存单元包括：驱动电平锁存晶体管，栅极接入所述发光控制信号，第一极与所述存储电容的第二端连接，第二极接入所述第二驱动电平；
所述发光控制单元包括：发光控制晶体管，栅极接入所述发光控制信号，第一极与所述驱动晶体管的第二极连接，第二极接入所述第二驱动电平。
本发明还提供了一种像素电路的驱动方法，应用于上述的像素电路，包括：
复位单元将复位电压接入驱动晶体管的栅极；
写入单元将数据电压写入存储电容的第二端，并将参考电压写入所述驱动晶体管的第二极；阈值电压锁存单元导通所述驱动晶体管的栅极和所述驱动晶体管的第一极的连接，从而将所述驱动晶体管的阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极；
驱动电平锁存单元将第二驱动电平锁存到所述存储电容的第二端；发光控制单元将所述第二驱动电平接入所述驱动晶体管的第二极，从而控制所述驱动晶体管驱动所述发光元件发光，并所述驱动晶体管的栅源电压补偿所述驱动晶体管的阈值电压和所述第二驱动电平。
本发明还提供了一种显示装置，包括上述的像素电路。
优选的，所述显示装置为有源矩阵有机发光二极管AMOLED显示装置。
与现有技术相比，本发明所述的像素电路及其驱动方法和显示装置，将驱动电平和驱动晶体管的阈值电压分步锁存，可以最大程度补偿驱动电平，改善补偿效果。
附图说明
图1是本发明实施例所述的像素电路的结构框图；
图2是本发明一具体实施例所述的像素电路的电路图；
图3是本发明该具体实施例所述的像素电路的工作时序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例所述的像素电路，包括驱动晶体管、存储电容和发光元件；所述驱动晶体管与所述发光元件的第一端连接，所述发光元件的第二端接入第一驱动电平；所述存储电容的第一端与所述驱动晶体管的栅极连接；所述像素电路还包括：
复位单元，用于将复位电压接入所述驱动晶体管的栅极，使得所述驱动晶体管复位；
写入单元，用于在所述驱动晶体管复位后，将数据电压写入所述存储电容的第二端，并将参考电压写入所述驱动晶体管的第二极；
阈值电压锁存单元，用于在所述驱动晶体管复位后，导通所述驱动晶体管的栅极和所述驱动晶体管的第一极的连接，从而将所述驱动晶体管的阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极；
驱动电平锁存单元，用于在将该阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极之后，将第二驱动电平锁存到所述存储电容的第二端；
以及，发光控制单元，用于在将该阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极之后，将所述第二驱动电平接入所述驱动晶体管的第二极，从而控制所述驱动晶体管驱动所述发光元件发光，并所述驱动晶体管的栅源电压补偿所述驱动晶体管的阈值电压和所述第二驱动电平。
本发明实施例所述的像素电路，将驱动电平和驱动晶体管的阈值电压分步锁存，可以最大程度补偿驱动电平，改善补偿效果。
如图1所示，本发明实施例所述的像素电路，包括驱动晶体管DTFT、存储电容CST和发光元件D1；所述驱动晶体管DTFT与所述发光元件D1的第一端连接，所述发光元件D1的第二端接入第一驱动电平V1；所述存储电容CST的第一端与所述驱动晶体管DTFT的栅极连接；所述像素电路还包括：
复位单元11，受复位控制信号RESET控制，用于将复位电压Initial接入所述驱动晶体管DTFT的栅极，使得所述驱动晶体管DTFT复位；
写入单元12，受扫描电压Scan控制，用于在所述驱动晶体管DTFT复位后，将数据电压Vdata写入所述存储电容CST的第二端，并将参考电压Vref写入所述驱动晶体管DTFT的第二极；
阈值电压锁存单元13，受所述扫描电压Scan控制，用于在所述驱动晶体管DTFT复位后，导通所述驱动晶体管DTFT的栅极和所述驱动晶体管DTFT的第一极的连接，从而将所述驱动晶体管DTFT的阈值电压Vth锁存到所述驱动晶体管DTFT的栅极；
驱动电平锁存单元14，受发光控制信号Emission控制，用于在将该阈值电压锁存到所述驱动晶体管DTFT的栅极之后，将第二驱动电平V2锁存到所述存储电容CST的第二端；
以及，发光控制单元15，受所述发光控制信号Emission控制，用于在将该阈值电压Vth锁存到所述驱动晶体管DTFT的栅极之后，将所述第二驱动电平V2接入所述驱动晶体管DTFT的第二极，从而控制所述驱动晶体管DTFT驱动所述发光元件D1发光，并所述驱动晶体管DTFT的栅源电压补偿所述驱动晶体管DTFT的阈值电压和所述第二驱动电平V2。
实施时，所述发光元件D1可以为OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)。
在实际操作时，当本发明实施例所述的像素电路采用的驱动晶体管DTFT为p型晶体管时，第一驱动电平V1为低电平VSS，第二驱动电平V2为高电平VDD；当本发明实施例所述的像素电路采用的驱动晶体管DTFT为n型晶体管时，第一驱动电平V1为高电平VDD，第二驱动电平V2为低电平VSS。优选的，所述复位电压小于所述参考电压与所述驱动晶体管的阈值电压之和，以利于驱动晶体管的阈值电压的锁存。
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，将其中一极称为源极，另一极称为漏极。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。在本发明实施例中，对于n型晶体管，第一极为源极，第二极为漏极，对于p型晶体管，第一极为漏极，第二极为源极。
如图2所示，在本发明一具体实施例所述的像素电路中：
所述发光元件D1为OLED，其阴极接入低电平VSS；
所述复位单元11包括：
复位晶体管MR，栅极接入所述复位控制信号RST，第一极接入所述复位电压Initial，第二极与所述驱动晶体管DTFT的栅极连接。
所述写入单元12包括：
数据写入晶体管MD，栅极接入所述扫描信号Scan，第一极与所述存储电容CST的第二端连接，第二极接入所述数据电压Vdata；
以及，参考电压写入晶体管MRef，栅极接入所述扫描信号Scan，第一极与所述驱动晶体管DTFT的第二极连接，第二极接入所述参考电压Vref；
所述阈值电压锁存单元13包括：阈值电压锁存晶体管ML1，栅极接入所述扫描信号Scan，第一极与所述驱动晶体管DTFT的第一极连接，第二极与所述驱动晶体管DTFT的栅极连接；
所述驱动电平锁存单元14包括：驱动电平锁存晶体管ML2，栅极接入所述发光控制信号Emission，第一极与所述存储电容CST的第二端连接，第二极接入高电平VDD；
所述发光控制单元包括15：发光控制晶体管ME，栅极接入所述发光控制信号Emission，第一极与所述驱动晶体管DTFT的第二极连接，第二极接入所述高电平VDD。
在如图2所示的像素电路的实施例中，所有的晶体管都为p型晶体管，当晶体管为p型晶体管时，第一极为漏极，第二极为源极，并且p型晶体管的阈值电压Vth小于0。如图2所示的像素电路的实施例的具体工作过程如下：
在阶段a(即复位阶段)：RST为低电平，Emission和Scan为高电平，Vdata为低电平，将MR打开，Scan和Emission为高电平，其他的晶体管都关断，复位电压Initial将上一帧残留在存储电容CST第一端的电荷放掉，同时将存储电容CST的第一端的电位拉低，以便DTFT的Vth的完整写入，其中复位电压Initial为低电平；
在阶段b(即电压写入和阈值电压锁存阶段)：Scan为低电平，Emission、Vref和Vdata为高电平，将MRef，MD和ML1开启，MD的开启，将数据信号Vdata写入到CST的第二端，MRef的开启将参考电压Vref写入到DTFT的源极，ML1的开启，使得DTFT形成二极管连接方式，将DTFT的源极和DTFT的漏极之间的电位差变为Vth(Vth为DTFT的阈值电压)，这样写入到CST的第一端的电位变成Ref1+Vth，Initial<Vref+Vth，同时Vref的电位又相对比较低，很利于Ref1+Vth的写入。这样Vth信号便锁存到了DTFT的栅极，此时CST的第二端的电位和CST的第一端的电位分别为：Data和Ref1+Vth；其中，Vref为高电平；
在阶段c(即驱动电平锁存和发光控制阶段)：Emission为低电平，Vref和Scan为高电平，Vdata为低电平，将ME和ML2打开，ML2的开启将VDD锁存在CST的第二端，同时根据CST的电容电荷守恒原理，将VDD锁存到DTFT的栅极，这样CST的第二端的电位和CST的第一端的电位便分别为：VDD和VDD-(Vdata-Vref-Vth)；ME的开启，将VDD输入到DTFT的源极，这样DTFT的栅极电位是VDD-(Vdata-Vref-Vth)，DTFT的源极电位是VDD，DTFT处于饱和状态，DTFT在饱和状态的工作电流Ids如下：Ids＝1/2×K×(Vgs–Vth)2＝1/2×K×(VDD-(Vdata-Vref-Vth)-VDD-Vth)2＝1/2×K×(Vdata-Vref)2，其中Vgs为DTFT的栅源电压，K＝W/L×C×u，其中，W/L为DTFT的宽长比，C为DTFT的极间电容，u为DTFT的迁移率，在相同结构中K的数值相对稳定，可以算为常量；因此流经与驱动晶体管DTFT的漏极相连接的有机发光二极管的电流就只与Vref和Vdata相关，而与Vth和VDD无关。
在实际操作时，为了实现驱动晶体管的阈值电压Vth的快速锁存，需根据Vth的大小来设定参考电压Vref的电压值，如当驱动晶体管的阈值电压Vth的电压值在-2.5V-3V之间时，参考电压Vref的电压值可设定在1V左右，同时参考电压Vref的电压值还需与复位电压Initial的电压值进行匹配，才能实现好的阈值电压补偿效果。实现复位效果的复位电压应小于参考电压与驱动晶体管的阈值电压之和，以便能快速将DTFT的阈值电压写入存储电容CST上。
本发明实施例是以底发射型结构为例的，但是可以想到的是在采用顶发射型结构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。本发明实施例所述的像素电路的驱动方法，应用于上述的像素电路，包括：
复位单元将复位电压接入驱动晶体管的栅极；
写入单元将数据电压写入存储电容的第二端，并将参考电压写入所述驱动晶体管的第二极；阈值电压锁存单元导通所述驱动晶体管的栅极和所述驱动晶体管的第一极的连接，从而将所述驱动晶体管的阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极；
驱动电平锁存单元将第二驱动电平锁存到所述存储电容的第二端；发光控制单元将所述第二驱动电平接入所述驱动晶体管的第二极，从而控制所述驱动晶体管驱动所述发光元件发光，并所述驱动晶体管的栅源电压补偿所述驱动晶体管的阈值电压和所述第二驱动电平。
本发明实施例所述的显示装置包括上述的像素电路。
优选的，所述显示装置为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 (4)

1.一种像素电路，包括驱动晶体管、存储电容和发光元件；所述驱动晶体管与所述发光元件的第一端连接，所述发光元件的第二端接入第一驱动电平；所述存储电容的第一端与所述驱动晶体管的栅极连接；其特征在于，所述像素电路还包括：
复位单元，用于将复位电压接入所述驱动晶体管的栅极，使得所述驱动晶体管复位；
写入单元，用于在所述驱动晶体管复位后，将数据电压写入所述存储电容的第二端，并将参考电压写入所述驱动晶体管的第二极；
阈值电压锁存单元，用于在所述驱动晶体管复位后，导通所述驱动晶体管的栅极和所述驱动晶体管的第一极的连接，从而将所述驱动晶体管的阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极；
驱动电平锁存单元，用于在将该阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极之后，将第二驱动电平锁存到所述存储电容的第二端；
以及，发光控制单元，用于在将该阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极之后，将所述第二驱动电平接入所述驱动晶体管的第二极，从而控制所述驱动晶体管驱动所述发光元件发光，并所述驱动晶体管的栅源电压补偿所述驱动晶体管的阈值电压和所述第二驱动电平；
所述复位电压小于所述参考电压与所述驱动晶体管的阈值电压之和；
所述复位单元受复位控制信号控制，所述写入单元和所述阈值电压锁存单元受扫描信号控制，所述驱动电平锁存单元和所述发光控制单元受发光控制信号控制；
所述复位单元包括：
复位晶体管，栅极接入所述复位控制信号，第一极接入所述复位电压，第二极与所述驱动晶体管的栅极连接；
所述写入单元包括：
数据写入晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极与所述存储电容的第二端连接，第二极接入所述数据电压；
以及，参考电压写入晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极与所述驱动晶体管的第二极连接，第二极接入所述参考电压；
所述阈值电压锁存单元包括：阈值电压锁存晶体管，栅极接入所述扫描信号，第一极与所述驱动晶体管的第一极连接，第二极与所述驱动晶体管的栅极连接；
所述驱动电平锁存单元包括：驱动电平锁存晶体管，栅极接入所述发光控制信号，第一极与所述存储电容的第二端连接，第二极接入所述第二驱动电平；
所述发光控制单元包括：发光控制晶体管，栅极接入所述发光控制信号，第一极与所述驱动晶体管的第二极连接，第二极接入所述第二驱动电平。
2.一种像素电路的驱动方法，应用于如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，包括：
复位单元将复位电压接入驱动晶体管的栅极；
写入单元将数据电压写入存储电容的第二端，并将参考电压写入所述驱动晶体管的第二极；阈值电压锁存单元导通所述驱动晶体管的栅极和所述驱动晶体管的第一极的连接，从而将所述驱动晶体管的阈值电压锁存到所述驱动晶体管的栅极；
驱动电平锁存单元将第二驱动电平锁存到所述存储电容的第二端；发光控制单元将所述第二驱动电平接入所述驱动晶体管的第二极，从而控制所述驱动晶体管驱动所述发光元件发光，并所述驱动晶体管的栅源电压补偿所述驱动晶体管的阈值电压和所述第二驱动电平。
3.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1所述的像素电路。
4.如权利要求3所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置为有源矩阵有机发光二极管AMOLED显示装置。
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