CN105989791A - Oled像素补偿电路和oled像素驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种OLED像素补偿电路和OLED像素驱动方法，包括步骤：复位过程：补偿驱动模块把第二电源写进驱动晶体管的栅极；补偿过程：数据电压耦合模块把数据电压写在存储电容连接于第二节点的一端，补偿驱动模块把驱动晶体管的阈值电压写在存储电容连接于第一节点的一端；发光显示过程：存储电容中存储数据电压耦合至驱动晶体管的栅极，此时驱动晶体管受控于发光控制端将所述驱动电压转换为驱动有机发光二极管发光的驱动电流。本方法可以补偿像素补偿电路的电源电压的变化对有机发光二极管的亮度的影响。

Description

OLED像素补偿电路和OLED像素驱动方法

技术领域

本发明涉及一种像素补偿电路和像素驱动方法，尤指一种用于OLED显示装置的像素补偿电路和像素驱动方法。

背景技术

OLED显示装置具有省电、适合大尺寸与全彩化的特点，但是在应用过程中也延伸出许多问题，例如OLED作为开关或驱动元件之用的薄膜晶体管(ThinFilm Transistor，TFT)的材料特性的变异与材料老化程度不同会造成面板显示的不均匀的现象。另外OLED长时间使用后会导致OLED器件老化，伴随器件的老化会产生阈值电压上升、发光效率下降的问题。为了解决上述问题本领域技术人员提出了多种像素补偿电路用来补偿OLED以及驱动元件阈值电压变化。

图1所示为现有技术中的OLED像素驱动电路，通过分析可知，该电路驱动OLED发光时流过OLED的电流符合以下公式：I_d＝1/2μC_oxW/L(E_LVDD-V_Dm)²，由上述公式可知流过OLED发光时流过其两端的电流由电源电压E_LVDD和数据电压V_data决定，虽然在通常情况下电源电压E_LVDD可视为理想的电压源，但是近年来OLED面板的尺寸不断增大，导致其内部的电源线不断增长，由此引入的分布电阻导致电源电压E_LVDD产生不可忽视的压降，而电源电压E_LVDD的压降也会导致OLED的亮度产生不符合预期的变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种OLED像素补偿电路和OLED像素驱动方法，其能够补偿不同驱动晶体管的阈值电压V_th不一致导致OLED显示器图像不均匀的问题；进一步的本发明的OLED像素补偿电路还可以补偿因为像素补偿电路因电源电压不问定导致的图像不均匀的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种OLED像素补偿电路其包括：数据电压耦合模块以及补偿驱动模块，其中：

所述数据电压耦合模块用于在第一扫描端的控制下把数据信号耦合到驱动晶体管的栅极，从而利用数据信号来控制驱动晶体管的电流；

所述补偿驱动模块包括驱动晶体管，所述补偿驱动模块用于补偿驱动晶体管的阈值电压，并利用数据电压耦合模块的电压来控制驱动晶体管的电流，进而产生稳定的电流提供给有机发光二极管。

本发明的OLED像素补偿电路的进一步改进在于：所述补偿驱动模块还包括第三晶体管以及第一晶体管和第二晶体管，其中：所述第一晶体管的栅极连接于所述发光控制端，其源极连接于第三节点，其漏极和被驱动的有机发光二极管的阳极连接，所述有机发光二极管的阴极和第三电源连接；所述驱动晶体管的栅极连接于第一节点，其漏极连接于所述第三节点，其源极连接于第一电源；所述第三晶体管的栅极连接于所述第一扫描端，其漏极连接于所述第一节点，其源极连接于所述第三节点；所述第二晶体管的栅极连接于第二扫描端，其源极连接于所述第一节点，其漏极连接于第二电源。

所述数据电压耦合模块包括存储电容、第四晶体管以及第五晶体管，其中：所述第四晶体管的栅极连接于所述第一扫描端，其源极连接于第二节点，其漏极连接于所述数据信号端；所述第五晶体管的栅极连接于所述发光控制端，其源极连接于所述第二节点，其漏极连接于所述第二电源；所述存储电容的一端连接于所述第一节点，其另一端连接于所述第二节点；存储电容的一端连接于第一节点，其另一端连接于第二节点。

本发明的OLED像素补偿电路的进一步改进在于：所述的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及驱动晶体管均为P沟道晶体管。

本发明的OLED像素补偿电路的进一步改进在于：所述的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及驱动晶体管均为薄膜晶体管。

本发明的OLED像素补偿电路的进一步改进在于：所述第一电源输出正电压；所述第二电源是一个具有参考的电压源。

本发明的OLED像素补偿电路的进一步改进在于：所述第一电源和第二电源均为直流电源，所述第一电源输出的电压大于所述第二电源输出的电压。

本发明还提供一种适用于上述OLED像素补偿电路的OLED像素驱动方法，其包括以下步骤：

S1，补偿过程：第一扫描端控制数据电压耦合模块把数据信号耦合到驱动晶体管的栅极，从而利用数据信号来控制驱动晶体管的电流；

S2，发光显示过程：发光控制端控制补偿驱动模块接收所述阈值补偿模块输出的所述驱动电压，并利用驱动晶体管将所述驱动电压转换为供驱动有机发光二极管发光的驱动电流。

本发明还提供一种适用于上述OLED像素补偿电路的OLED像素驱动方法，其包括以下步骤：

S1，复位过程：第二扫描端控制第二晶体管导通，此时第二晶体管的第一端和第二端短路，把第二电源写进驱动晶体管的栅极；

S2，补偿过程：第一扫描端控制第三晶体管导通和第四晶体管导通，驱动晶体管呈二极管接法，此时第一晶体管、第二晶体管以及第五晶体管处于关断状态；数据电压耦合模块把数据电压写在存储电容连接于第二节点的一端，补偿驱动模块把驱动晶体管的阈值电压写在存储电容连接于第一节点的一端；

S3，发光显示过程：发光控制端控制第一晶体管和第五晶体管导通，第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管处于关断状态，存储电容中存储数据电压耦合至驱动晶体管的栅极，此时驱动晶体管受控于发光控制端将所述驱动电压转换为驱动有机发光二极管发光的驱动电流。

本发明的OLED像素驱动方法的进一步改进在于：任意时刻所述第一扫描端和所述第二扫描端的输出电压至少有一个为高电平。

本发明的OLED像素驱动方法的进一步改进在于：OLED像素补偿电路处于发光显示过程时，存储电容两端的电压保持不变。

本发明的OLED像素驱动方法的进一步改进在于：驱动有机发光二极管发光的电流为数据信号端电压的函数，并且所述电流与驱动晶体管的阈值电压以及第一电源的电压无关。

本发明的OLED像素补偿电路中包含一个存储电容，一方面该存储电容在补偿过程中可以存储数据信号的电压以及驱动晶体管的阈值电压V_th，这样在发光显示过程中流过驱动晶体管第一端和第二端的电流不会受到驱动晶体管阈值电压V_th变化的影响，另一方面在补偿过程中存储电容储存的电压还和像素补偿电路的电源电压相关，所以像素补偿电路的电源电压的变化不会影响到流过驱动晶体管第一端和第二端的电流以及有机发光二极管的亮度。

附图说明

图1为现有技术中的OLED像素补偿电路的电路图；

图2为本发明的OLED像素补偿电路的电路图；

图3为本发明OLED像素驱动方法中像素补偿电路的驱动信号的时序图；

图4为本发明OLED像素驱动方法中OLED像素补偿电路处于复位过程时的电路状态图；

图5为本发明OLED像素驱动方法中OLED像素补偿电路处于补偿过程时的电路状态图；

图6为本发明OLED像素驱动方法中OLED像素补偿电路处于发光显示过程的电路状态图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图2所示，在本实施例中OLED像素补偿电路包括：数据电压耦合模块10以及补偿驱动模块20，其中：

数据电压耦合模块10包括存储电容C₁；数据电压耦合模块10用于在第一扫描端S_n的控制下把接收自数据信号端D_m的数据信号耦合到驱动晶体管T₆的栅极，从而利用数据信号来控制驱动晶体管T₆源极和漏极之间的电流。

补偿驱动模块20包括驱动晶体管T₆，补偿驱动模块20用于补偿驱动晶体管T₆的阈值电压V_th，并利用数据电压耦合模块10的电压来控制驱动晶体管T₆的电流，进而产生稳定的电流提供给有机发光二极管。

数据电压耦合模块10还包括第四晶体管T₄以及第五晶体管T₅，其中：第四晶体管T₄的栅极连接于第一扫描端S_n，其源极连接于第二节点b，其漏极连接于数据信号端D_m；第五晶体管T₅的栅极连接于发光控制端E_n，其漏极连接于第二电源GND，其源极连接于第二节点b；存储电容C₁的一端连接于第一节点a，其另一端连接于第二节点b。

补偿驱动模块10还包括第二晶体管T₂、第三晶体管T₃以及第一晶体管T₁，其中：第一晶体管T₁的栅极连接于发光控制端E_n，其源极连接于第三节点c，其漏极连接于待驱动的有机发光二极管OLED的阳极；有机发光二极管OLED的阴极连接于第三电源E_LVSS；驱动晶体管T₆的栅极连接于第一节点a，其漏极连接于第三节点c，其源极连接于第一电源E_LVDD；第三晶体管T₃的栅极连接于第一扫描端S_n，其漏极连接于第一节点a，其源极连接于第三节点c；第二晶体管T₂的栅极连接于第二扫描端S_n-1，其源极连接于第一节点a，其漏极连接于第二电源GND。

本实施例中上述的第一晶体管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，驱动晶体管T6均为P沟道薄膜晶体管。

第一电源E_LVDD为输出正电压，第二电源GND接地并且第二电源GND是一个具有参考的电压源，第三电源E_LVSS为OLED面板内部所有OLED的公共阴极。第一电源E_LVDD以及第二电源GND的电压均为直流电源，第一电源E_LVDD输出的电压大于所述第二电源GND输出的电压。

如图2和图3所示，本发明的技术方案中适用于上述OLED像素驱动电路的OLED像素驱动方法包括以下步骤：

S1，补偿过程：第一扫描端控S_n制数据电压耦合模块10把数据信号耦合到驱动晶体管T₆的栅极，从而利用数据信号来控制驱动晶体管T₆源极和漏极之间的电流。

S2，发光显示过程：发光控制端E_n控制补偿驱动模块20接收阈值补偿模块10输出的数据电压，并将所述数据电压转换为供驱动有机发光二极管发光的驱动电流。

上面的OLED像素驱动方法在每个显示周期过后存储电容C₁中会有残留的驱动电压，因此可进一步在OLED像素驱动方法中引入复位过程以消除前一个显示周期对像素驱动电路的影响。如图2和图3所示，该OLED像素驱动方法通过第一扫描端S_n，第二扫描端S_n-1以及发光控制端E_n控制OLED像素补偿电路中的晶体管按照预定的时序导通或者关断。本实施例的方法包括以下三个步骤：

S1，复位过程：对应图3中t₁状态，第二扫描端S_n-1控制第二晶体管T₂导通，此时第二晶体管T₂的第一端和第二端短路，第一节点a和第二电源GND短接；补偿驱动模块20把第二电源GND的电压写进驱动晶体管T₆的栅极从而对驱动晶体管T₆的栅极进行复位。

S2，补偿过程：对应图3中t₂状态，第一扫描端S_n控制第三晶体管T₃导通和第四晶体管T₄导通，驱动晶体管T₆呈二极管接法，此时第一晶体管T₁、第二晶体管T₂以及第五晶体管T₅处于关断状态；数据电压耦合模块10把数据电压写在存储电容C₁连接于第二节点b的一端，补偿驱动模块20把驱动晶体管T₆阈值电压V_th写在存储电容连接于第一节点a的一端；

S3，发光显示过程：对应图3中t₃状态，发光控制端E_n控制第一晶体管T₁导通和第五晶体管T₅导通，第二晶体管T₂、第三晶体管T₃以及第四晶体管T₄处于关断状态，存储电容C₁以及第二电源GND的电压叠加存储的数据电压耦合至驱动晶体管T₆的栅极，此时驱动晶体管T₆处于饱和区，流过驱动晶体管T₆第一极和第二极的电流驱动有机发光二极管发光。在此过程中存储电容C₁两端的电压保持不变。

如图3和图4所示，当OLED像素补偿电路处于复位过程时第一扫描端S_n以及发光控制端E_n为高电平，第二扫描端S_n-1为低电平。此时受第一扫描段S_n控制第三晶体管T₃和第四晶体管T₄关断；受第二扫描端S_n-1控制的第二晶体管T₂导通；受发光控制端E_n控制的第一晶体管T₁和第五晶体管T₅关断。

当OLED像素补偿电路处于复位过程时，第二晶体管T₂处于导通状态，所以第二晶体管T₂的第一极和第二极之间相当于短路，此时第一节点a的电压等于第二电源GND电压，第二电源GND对驱动晶体管T₆的栅极进行复位。虽然在复位过程时驱动晶体管T₆的栅极和源极的电势差远远大于V_th但是由于由受发光控制端E_n控制的第一晶体管T₁处于关断状态，所以不会有电流流过有机发光二极管导致其发光。

如图3和图5所述，当OLED像素补偿电路处于补偿过程时第二扫描端S_n-1以及发光控制端E_n为高电平，第一扫描端S_n为低电平。此时受第一扫描段S_n控制第三晶体管T₃和第四晶体管T₄均为导通；受第二扫描端S_n-1控制的第二晶体管T₂关断；受发光控制端E_n控制的第一晶体管T₁和第五晶体管T₅关断。在同一时刻第一扫描S_n端和第二扫描端S_n-1的电压至少有一个为高电平。

当OLED像素补偿电路处于补偿过程的状态时，由于第二晶体管T₂关断，第三晶体管T₃导通，此时第一节点a和第三节点c的电压相等并且驱动晶体管T₆处于二极管接法，所谓二极管接法就是驱动晶体管T₆的栅极和漏极短接。此时第一晶体管T₁、第二晶体管T₂以及第五晶体管T₅导通其他晶体管关断，因此在第一电源E_LVDD、驱动晶体管T₆、第三节点c、第一节点a、存储电容C₁、第二节点b以及数据信号端D_m之间形成一条电流通路。此时第一电源E_LVDD和据信号端D_m通过上述电路向存储电容C₁充电，流过上述电流通路的电流随存储电容C₁两端电压U_ab的升高而降低。上述电流通路的导通条件为：第一电源E_LVDD的和第一节点a之间的电势差大于驱动晶体管T₆的阈值电压V_th。存储电容C₁沿上述电流通路充电直到驱动晶体管T₆不导通为止。综上所述，存储电容C₁充电完成时其两端电压U_ab＝U_LVDD-V_th-U_Dm。

如图3和图6所述，当OLED像素补偿电路处于发光显示过程时第一扫描端S_n以及第二扫描端S_n-1为高电平，发光控制端E_n为低电平。此时受第一扫描段S_n控制第三晶体管T₃和第四晶体管T₄关断；受第二扫描端S_n-1控制的第二晶体管T₂关断；受发光控制端E_n控制的第一晶体管T₁和第五晶体管T₅导通。

当OLED像素补偿电路处于发光显示状态时，由于第一晶体管T₁以及第五晶体管T₅导通，OLED像素补偿电路中形成两条通路：通路1从第一电源E_LVDD、驱动晶体管T₆、第三节点c、第一晶体管T₁至第三电源E_LVSS；通路2从第二电源GND、第二节点b、存储电容C₁至第一节点a。对于通路1，如果驱动晶体管T₆的栅极电压V_a和第一电源E_LVDD电压差值大于驱动晶体管T₆的阈值电压V_th时驱动晶体管T₆导通。由于有机发光二极管OLED和驱动晶体管T₆串接，所以流过机发光二极管OLED的电流等于流过驱动晶体管T₆漏极和源极之间的电流。综上所述，当驱动晶体管T₆导通时流过机发光二极管OLED的电流和第一节点a的电压V_a满足如下关系：

I_OLED＝0.5μ_pC_OX(W/L)(U_LVDD-U_a-V_th)² (式1.1)

另外串接于通路2的存储电容C₁以及第二电源GND的电压耦合至第一节点a，由此得出第一节点a处的电压U_a：

U_a＝U_LVDD-V_th-U_Dm (式1.2)

将式1.2带入式1.1可得：

I_OLED＝0.5μ_pC_OX(W/L)(U_Dm)² (式1.3)

从式1.3可知流过有机发光二极管OLED的电流I_OLED只和数据信号端的电压U_Dm有关和驱动晶体管T₆的阈值电压V_th以及第一电源E_LVDD的电压U_LVDD无关，而有机发光二极管OLED的亮度由流过有机发光二极管OLED的电流I_OLED决定，所以通过本发明OLED像素补偿电路的补偿之后可以消除第一电源E_LVDD的电压U_LVDD的误差和驱动晶体管T₆的阈值电压V_th的误差对机发光二极管OLED的影响。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种OLED像素补偿电路，其特征在于包括：数据电压耦合模块以及补偿驱动模块，其中：

所述数据电压耦合模块用于在第一扫描端的控制下把数据信号耦合到驱动晶体管的栅极，从而利用数据信号来控制驱动晶体管的电流；

所述补偿驱动模块包括驱动晶体管，所述补偿驱动模块用于补偿驱动晶体管的阈值电压，并利用数据电压耦合模块的电压来控制驱动晶体管的电流，进而产生稳定的电流提供给有机发光二极管。

2.一种如权利要求1所述的OLED像素补偿电路，其特征在于：所述补偿驱动模块还包括第三晶体管、第一晶体管以及第二晶体管，其中：所述第一晶体管的栅极连接于发光控制端，其源极连接于第三节点，其漏极和被驱动的有机发光二极管的阳极连接，所述有机发光二极管的阴极和第三电源连接；所述驱动晶体管的栅极连接于第一节点，其漏极连接于所述第三节点，其源极连接于第一电源；所述第三晶体管的栅极连接于所述第一扫描端，其漏极连接于所述第一节点，其源极连接于所述第三节点；所述第二晶体管的栅极连接于第二扫描端，其源极连接于所述第一节点，其漏极连接于第二电源。

3.一种如权利要求2所述的OLED像素补偿电路，其特征在于：所述数据电压耦合模块包括存储电容、第四晶体管以及第五晶体管，其中：所述第四晶体管的栅极连接于所述第一扫描端，其源极连接于第二节点，其漏极连接于数据信号端；所述第五晶体管的栅极连接于所述发光控制端，其源极连接于所述第二节点，其漏极连接于所述第二电源；所述存储电容的一端连接于所述第一节点，其另一端连接于所述第二节点；存储电容的一端连接于第一节点，其另一端连接于第二节点。

4.如权利要求3所述的OLED像素补偿电路，其特征在于：所述的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及驱动晶体管均为P沟道晶体管。

5.如权利要求3所述的OLED像素补偿电路，其特征在于：所述的第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管以及驱动晶体管均为薄膜晶体管。

6.如权利要求3所述的OLED像素补偿电路，其特征在于：所述第一电源输出正电压；所述第二电源是一个具有参考的电压源。

7.如权利要求3所述的OLED像素补偿电路，其特征在于：所述第一电源和第二电源均为直流电源，所述第一电源输出的电压大于所述第二电源输出的电压。

8.一种适用于如权利要求1所述OLED像素补偿电路的OLED像素驱动方法，其特征在于包括以下步骤：

S1，补偿过程：第一扫描端控制数据电压耦合模块把数据信号耦合到驱动晶体管的栅极，从而利用数据信号来控制驱动晶体管的电流；

S2，发光显示过程：发光控制端控制补偿驱动模块接收所述阈值补偿模块输出的所述驱动电压，并利用驱动晶体管将所述驱动电压转换为供驱动有机发光二极管发光的驱动电流。

9.一种适用于如权利要求3所述OLED像素补偿电路的OLED像素驱动方法，其特征在于包括以下步骤：

S1，复位过程：第二扫描端控制第二晶体管导通，此时第二晶体管的第一端和第二端短路，补偿驱动模块把第二电源写进驱动晶体管的栅极；

S2，补偿过程：第一扫描端控制第三晶体管导通和第四晶体管导通，驱动晶体管呈二极管接法，此时第一晶体管、第二晶体管以及第五晶体管处于关断状态；数据电压耦合模块把数据电压写在存储电容连接于第二节点的一端，补偿驱动模块把驱动晶体管的阈值电压写在存储电容连接于第一节点的一端；

S3，发光显示过程：发光控制端控制第一晶体管和第五晶体管导通，第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管处于关断状态，存储电容中存储数据电压耦合至驱动晶体管的栅极，此时驱动晶体管受控于发光控制端将所述驱动电压转换为驱动有机发光二极管发光的驱动电流。

10.如权利要求9所述的OLED像素驱动方法，其特征在于：任意时刻所述第一扫描端和所述第二扫描端的输出电压至少有一个为高电平。

11.如权利要求9所述的OLED像素驱动方法，其特征在于：OLED像素补偿电路处于发光显示过程时，所述存储电容两端的电压保持不变。

12.如权利要求9所述的OLED像素驱动方法，其特征在于：驱动有机发光二极管发光的电流为数据信号端电压的函数，并且所述电流与驱动晶体管的阈值电压以及第一电源的电压无关。