一种像素电路及其驱动方法、显示装置与流程

文档序号:15147760发布日期:2018-08-10 20:39阅读:151来源:国知局

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、显示装置。



背景技术:

有机电致发光二极管(organiclightemittingdiode,oled)显示器是目前研究领域的热点之一,与液晶显示器(liquidcrystaldisplay,lcd)相比,oled具有低能耗、生产成本低、自发光、宽视角及相应速度快等优点。其中,像素电路设计是oled显示器核心技术内容,具有重要的研究意义。

现有技术中的oled驱动电路如图1所示,由于驱动晶体管td和oled串联,驱动晶体管td的驱动电流ioled的值可决定oled器件所产生的亮度。驱动电流ioled即流过驱动晶体管td的电流,可表示为:其中,cox为沟道绝缘层的介电常数,μ为沟道载流子迁移率,两者均为常数,为驱动晶体管td的宽长比,vgs为栅极与源极的压差,vth为驱动晶体管td的阈值电压。由此可知,oled电流会受到w、l、vdata、vdd、vth五个变量的影响。由于一个产品一旦制作完成,它的μ、cox、w和l是就确定,可以看成一个常数,因此oled的发光亮度由vdata、vdd和vth控制。

由于制作工艺的因素,大面积玻璃基板上制作的非晶硅tft(thinfilmtransistor,薄膜晶体管)、低温多晶硅薄膜晶体管(ltpstft)或氧化物薄膜晶体管(oxidetft)常常存在阈值电压vth的分布差异,即使靠在一起的vth之间也存在差异,另外在应力下vth的值发生变化,即vth漂移的问题,这就造成了相邻两个亚像素即使输入亮度数据相同,但是显示亮度也会有差异,这就是我们看到的图片出现沙漏现象,以及亮度不均匀现象。

此外,oled的驱动是电流驱动发光,驱动电流ioled越大,发光的亮度就越亮。但是由于电源线vdd上存在分布电阻在流过电流时产生压降,即常说的irdrop(压降),使得沿着vdd的延伸方向排布的亚像素都是亮时,vdd线流过电流时,经过每一个亚像素,vdd线就下降一个微小电压,vdd线到亚像素上的vdd电压就有一个小的压降,造成沿着vdd线亚像素的vdd电压逐步减小,造成公式的驱动电流ioled也逐渐变小,亚像素的亮度会逐渐变暗,导致显示亮度沿着vdd的延伸方向存在亮度不均匀。



技术实现要素:

本发明的实施例提供一种像素电路及其驱动方法、显示装置,可改善因阈值电压漂移和电源线上存在压降导致显示画面亮度不均匀的问题。

为达到上述目的,本发明的实施例采用如下技术方案:

第一方面,提供一种像素电路,包括数据写入子电路、补偿子电路、发光控制子电路、驱动子电路以及发光子电路;所述数据写入子电路,连接第一信号端、第一电压端以及第一点,用于在所述第一信号端的控制下,将所述第一电压端的信号传输至所述第一点;所述补偿子电路,连接第二信号端以及所述驱动子电路,用于在所述第二信号端的控制下,对所述驱动子电路进行阈值电压的补偿;所述发光控制子电路,连接使能信号端、所述驱动子电路以及所述发光子电路,用于在所述使能信号端的控制下,使所述驱动子电路与所述发光子电路连接;所述驱动子电路,还连接所述第一点、第二电压端以及所述发光控制子电路,用于在得到阈值电压的补偿后,在所述第一点以及所述发光控制子电路的控制下,驱动所述发光子电路进行发光;所述发光子电路,还连接第三电压端,用于在所述驱动子电路以及所述第三电压端的驱动下进行发光。

可选的,所述驱动子电路包括:驱动晶体管、第一电容以及第二电容;所述第一电容的一端连接所述第一点,另一端连接所述驱动晶体管的栅极;所述第二电容的一端连接所述第一点,另一端连接所述第二电压端;所述驱动晶体管的栅极还连接所述补偿子电路,第一极连接所述第二电压端,第二极连接所述补偿子电路和所述发光控制子电路。

可选的,所述补偿子电路包括第一晶体管;所述第一晶体管的栅极连接所述第二信号端,第一极连接所述驱动子电路,第二极连接所述驱动子电路。

可选的,所述数据写入子电路包括第二晶体管;所述第二晶体管的栅极连接所述第一信号端,第一极连接所述第一电压端,第二极连接所述第一点。

可选的,所述发光控制子电路包括第三晶体管;所述第三晶体管的栅极连接所述使能信号端,第一极连接所述驱动子电路,第二极连接所述发光子电路。

可选的,所述发光子电路包括自发光器件;所述自发光器件的阳极连接所述发光控制子电路,阴极连接所述第三电压端。

第二方面,提供一种显示装置,包括第一方面所述的像素电路。

第三方面,提供一种像素电路的驱动方法,所述驱动方法包括:在初始化与补偿阶段,数据写入子电路在第一信号端的控制下,将第一电压端输入的参考电压传输至第一点,对所述第一点的电位进行初始化;补偿子电路在第二信号端的控制下,对驱动子电路进行阈值电压的补偿;在数据写入阶段,所述数据写入子电路在所述第一信号端的控制下,将所述第一电压端输入的数据电压传输至所述第一点,所述驱动子电路对所述第一点的信号进行存储;在发光阶段,发光控制子电路在使能信号端的控制下,使所述驱动子电路与发光子电路连接;所述发光子电路,在所述驱动子电路和第三电压端的驱动下进行发光。

可选的,所述驱动子电路包括驱动晶体管、第一电容以及第二电容,所述补偿子电路包括第一晶体管,所述数据写入子电路包括第二晶体管;所述初始化与补偿阶段具体包括:所述第二晶体管在所述第一信号端的控制下开启,将所述第一电压端输入的参考电压传输至所述第一点,将所述第一点的电位写入所述第一电容和所述第二电容的一端;所述第一晶体管在所述第二信号端的控制下开启,使所述驱动晶体管的栅极和第二极连通,对所述驱动晶体管进行阈值电压的补偿,并将补偿后的电位写入所述第一电容的另一端。

可选的,所述数据写入阶段具体包括:所述第二晶体管在所述第一信号端的控制下开启,将所述第一电压端输入的数据电压传输至所述第一点,将所述第一点的电位写入所述第一电容和所述第二电容的一端。

本发明的实施例提供一种像素电路及其驱动方法、显示装置,通过在像素电路中增加补偿子电路,对驱动子电路产生的阈值电压进行补偿,从而可以避免显示面板各部分tft因阈值电压漂移量不同,造成的显示亮度差异。此外,通过增加补偿子电路,可减小电源线上的irdrop导致的显示亮度差异的问题,提高像素和像素之间亮度的均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种像素电路的结构示意图;

图2为本发明实施例提供的一种像素电路的结构示意图;

图3为图2中各子电路的结构示意图;

图4为用于驱动图3所示的像素电路时各个信号的时序图;

图5-8为本发明实施例提供的像素电路的模拟效果图;

图9为本发明实施例提供的一种像素电路驱动方法流程示意图。

附图标记

10-数据写入子电路;20-补偿子电路;30-发光控制子电路;40-驱动子电路;50-发光子电路;s1-第一信号端;s2-第二信号端;em-使能信号端;v1-第一电压端;v2-第二电压端;v3-第三电压端;c1-第一电容;c2-第二电容;a-第一点;b-第二点。

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。

本发明实施例提供一种像素电路,如图2所示,包括数据写入子电路10、补偿子电路20、发光控制子电路30、驱动子电路40以及发光子电路50。

具体的,数据写入子电路10,连接第一信号端s1、第一电压端v1以及第一点a,用于在第一信号端s1的控制下,将第一电压端v1的信号传输至第一点a。

补偿子电路20,连接第二信号端s2以及驱动子电路40,用于在第二信号端s2的控制下,对驱动子电路40进行阈值电压的补偿。

发光控制子电路30,连接使能信号端em、驱动子电路40以及发光子电路50,用于在使能信号端em的控制下,使驱动子电路40与发光子电路50连接。

驱动子电路40,还连接第一点a、第二电压端v2以及发光控制子电路30,用于在得到阈值电压的补偿后,在第一点a以及发光控制子电路30的控制下,驱动发光子电路50进行发光。

发光子电路50,还连接第三电压端v3,用于在驱动子电路40以及第三电压端v3的驱动下进行发光。

本发明实施例提供一种像素电路,通过在像素电路中增加补偿子电路20,对驱动子电路40产生的阈值电压进行补偿,从而可以避免显示面板各部分tft因阈值电压漂移量不同,造成的显示亮度差异。此外,通过设置数据写入子电路10以及补偿子电路20,可减小电源线上的irdrop导致的显示亮度差异的问题,提高像素和像素之间亮度的均匀性。

具体的,如图3所示,驱动子电路40包括:驱动晶体管td、第一电容c1以及第二电容c2。

第一电容c1的一端连接第一点a,另一端连接驱动晶体管td的栅极。

第二电容c2的一端连接第一点a,另一端连接第二电压端v2。

驱动晶体管td的栅极还连接补偿子电路20,第一极连接第二电压端v2,第二极连接补偿子电路20和发光控制子电路30。

其中,驱动晶体管td是指向自发光器件(例如oled)提供驱动电流的晶体管,主要功能就是把栅源电压转化成漏源电流。

第一电容c1和第二电容c2都是存储电容,第一电容c1用来保存驱动晶体管td的阈值电压,对驱动晶体管td进行阈值电压的补偿,第二电容c2用来保存像素的数据电压。

需要说明的是,驱动子电路40还可以包括与驱动晶体管td并联的多个晶体管。上述仅仅是对驱动子电路40的举例说明,其它与该驱动子电路40功能相同的结构在此不再一一赘述,但都应当属于本发明的保护范围。

如图3所示,补偿子电路20包括第一晶体管t1。

第一晶体管t1的栅极连接第二信号端s2,第一极连接驱动子电路40,第二极连接驱动子电路40。

进一步具体的,第一晶体管t1的栅极连接第二信号端s2,第一极连接驱动晶体管td的栅极(第二点b),第二极连接驱动晶体管td的第二极。

需要说明的是,补偿子电路20还可以包括与第一晶体管t1并联的多个开关晶体管。上述仅仅是对补偿子电路20的举例说明,其它与该补偿子电路20功能相同的结构在此不再一一赘述,但都应当属于本发明的保护范围。

如图3所示,数据写入子电路10包括第二晶体管t2。

第二晶体管t2的栅极连接第一信号端s1,第一极连接第一电压端v1,第二极连接第一点a。

其中,第一电压端v1用来传输数据电压vdata和参考电压vref,用来补偿电源线vdd上的irdrop。第一电压端v1将参考电压vref切换到数据电压vdata会产生电压差tp。

需要说明的是,数据写入子电路10还可以包括与第二晶体管t2并联的多个开关晶体管。上述仅仅是对数据写入子电路10的举例说明,其它与该数据写入子电路10功能相同的结构在此不再一一赘述,但都应当属于本发明的保护范围。

如图3所示,发光控制子电路30包括第三晶体管t3。

第三晶体管t3的栅极连接使能信号端em,第一极连接驱动子电路40,第二极连接发光子电路50。

进一步具体的,第三晶体管t3的栅极连接使能信号端em,第一极连接驱动晶体管td的第二极,第二极连接发光子电路50。

需要说明的是,发光控制子电路30还可以包括与第三晶体管t3并联的多个开关晶体管。上述仅仅是对发光控制子电路30的举例说明,其它与该发光控制子电路30功能相同的结构在此不再一一赘述,但都应当属于本发明的保护范围。

如图3所示,发光子电路50包括自发光器件。

自发光器件的阳极连接发光控制子电路30,阴极连接第三电压端v3。

进一步具体的,自发光器件的阳极连接第三晶体管t3的第二极,阴极连接第三电压端v3。

本发明提供的像素电路包括4个晶体管2个存储电容,可以改善阈值电压漂移和电源线上压降导致的亚像素亮度不均一的问题,结构简单,成本低,开口率大。

基于上述对各子电路具体电路的描述,以下结合图3和图4对上述像素驱动电路的具体驱动过程进行详细的说明。

需要说明的是,第一、本发明实施例对各个子电路中的晶体管的类型不做限定,即上述第一晶体管t1、第二晶体管t2、第三晶体管t3以及驱动晶体管td可以是为n型晶体管或者p型晶体管。本发明实施例优选的像素电路包含的晶体管均为p型晶体管。本发明以下实施例均是以上述晶体管均为p型晶体管为例进行的说明。

其中,上述晶体管的第一极可以是漏极、第二极可以是源极;或者,第一极可以是源极、第二极可以是漏极。本发明实施例对此不作限制。

此外,根据晶体管导电方式的不同,可以将上述像素电路中的晶体管分为增强型晶体管和耗尽型晶体管。本发明实施例对此不作限制。

第二、本发明实施例均是以第二电压端v2输入高电平vdd,第三电压端v3输入低电平vss为例进行的说明,第三电压端v3也可以接地处理,这里的高、低仅表示输入的电压之间的相对大小关系。

如图4所示,该像素电路的驱动过程可以分为初始化与补偿阶段p1、数据写入阶段p2、发光阶段p3。具体的:

在初始化与补偿阶段p1,如图4所示,第一信号端s1、第二信号端s2输入低电平开启信号,使能信号端em输入高电平截止信号。基于此,图3所示的像素电路的等效电路图如图5中的(a)图所示,第一晶体管t1、第二晶体管t2均开启,第三晶体管t3截止,(处于截止状态的晶体管以打“×”表示)。

其中,第一信号端s1输入低电平开启信号,控制第二晶体管t2开启,第一电压端v1输入的参考电压vref经第二晶体管t2输出至第一电容c1的一端和第二电容c2的一端,也就是图5中的a点,对第一电容c1和第二电容c2进行初始化。第二信号端s2输入低电平开启信号,控制第一晶体管t1开启,此时,如图6所示,第一晶体管t1将驱动晶体管td的栅极g和第二极d连接,使得vgs=vds=vth,图5中的(a)图可以等效为图5中的(b)图。第二电压端v2通过驱动晶体管td和第一晶体管t1向驱动晶体管td的栅极(图5中的b点)写入电平vdd+vth(驱动晶体管td是p型晶体管,vth值是负),对驱动子电路40进行阈值电压的补偿。其中,vdd为第二电压端v2的电源电压,vth为驱动晶体管td的阈值电压。

即,在初始化与补偿阶段p1结束时,第一点a的电压为vref,第二点b的电压为vdd+vth。第一电容c1上保存的电压为vdd+vth-vref,第二电容c2上保存的电压为vref-vdd。

在数据写入阶段p2,如图4所示,第一信号端s1输入低电平开启信号,第二信号端s2、使能信号端em输入高电平截止信号。基于此,图3所示的像素电路的等效电路图如图7中的(a)图所示,第二晶体管t2开启,第一晶体管t1、第三晶体管t3均截止,此时驱动晶体管td失去二极管的特性,图7中的(a)图可以等效为图7中的(b)图。

其中,第一信号端s1输入低电平开启信号,控制第二晶体管t2开启,第一电压端v1输入的数据电压vdata通过第二晶体管t2传输至第一电容c1的一端和第二电容c2的一端,此时第一点a的电压跳变到vdata,跳变量tp=vdata-vref,第二点b的电压由于第一电容c1的耦合作用,变为vdd+vth+vdata-vref。

即,在数据写入阶段p2结束时,第一点a的电压为vdata,第二点b的电压为vdd+vth+vdata-vref。第一电容c1上保存的电压为vdd+vth-vref。

在发光阶段p3,使能信号端em输入低电平开启信号,第一信号端s1输入高电平截止信号,第二信号端s2输入高电平截止信号,基于此,图3所示的像素电路的等效电路图如图8中的(a)图所示,第一晶体管t1和第二晶体管t2均截止,第三晶体管t3开启,图8中的(a)图可以等效为图8中的(b)图。

其中,使能信号端em输入低电平开启信号,控制第三晶体管t3开启,使驱动晶体管td和自发光器件连通,第二电压端v2输出的电源电压vdd传输至驱动子电路40,自发光器件在驱动子电路40输出的驱动信号和第三电压端v3输出的电源电压vss的驱动下发光。

即,发光阶段p3,第一点a的电压为vdata,第二点b的电压为vdd+vth+vdata-vref。驱动晶体管td的vgs=vg-vs=vb-vdd=vdata-vref+vth。

此时,驱动晶体管td开启后,当驱动晶体管td的栅g-源s电压vgs减去驱动晶体管td的阈值电压vth得到的值小于等于驱动晶体管td的漏d-源s电压vds时,即vgs-vth≤vds时,驱动晶体管td能够处于饱和开启状态,此时流过驱动晶体管td的驱动电流ioled为:

其中,w/l为驱动晶体管td的宽长比,cox为沟道绝缘层的介电常数,μ为沟道载流子迁移率。

上述参数只与驱动晶体管td的结构、第一电压端v1输出的数据电压和第一电压端v1输出的参考电压vref有关,与驱动晶体管td的阈值电压vth无关,从而消除了驱动晶体管td的阈值电压vth对自发光器件发光亮度的影响,提高了自发光器件亮度的均一性。

此外,由于驱动晶体管td的驱动电流不包含vdd项,因此可以解决vdd线上压降影响造成的显示不均匀的问题。

再者,本发明提供的像素电路通过将vref和vdata数据通过一根信号线传输,增加像素开口率,可以进一步提高像素高分辨的实现。

本发明实施例还提供一种显示装置,包括多个上述像素电路。

其中,上述显示装置具体可以是oled显示器、数码相框、手机、平板电脑、导航仪等具有任何显示功能的产品或者部件。

本发明实施例提供一种显示装置,显示装置可以包括多个像素单元阵列,每一个像素单元包括上述的任意一个像素电路。本发明实施例提供的显示装置具有与本发明前述实施例提供的像素电路相同的有益效果,由于像素电路在前述实施例中已经进行了详细说明,此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种像素电路的驱动方法,如图9所示,该驱动方法包括:

s10、在初始化与补偿阶段,数据写入子电路10在第一信号端s1的控制下,将第一电压端v1输入的参考电压传输至第一点a,对第一点a的电位进行初始化;补偿子电路20在第二信号端s2的控制下,对驱动子电路40进行阈值电压的补偿。

具体的,第二晶体管t2在第一信号端s1的控制下开启,将第一电压端v1输入的参考电压传输至第一点a,将第一点a的电位写入第一电容c1和第二电容c2的一端。

第一晶体管t1在第二信号端s2的控制下开启,使驱动晶体管td的栅极和第二极连通,对驱动晶体管td进行阈值电压的补偿,并将补偿后的电位写入第一电容c1的另一端。

s20、在数据写入阶段,数据写入子电路10在第一信号端s1的控制下,将第一电压端v1输入的数据电压传输至第一点a,驱动子电路40对第一点a的信号进行存储。

具体的,第二晶体管t2在第一信号端s1的控制下开启,将第一电压端v1输入的数据电压传输至第一点a,将第一点a的电位写入第一电容c1和第二电容c2的一端。

s30、在发光阶段,发光控制子电路30在使能信号端em的控制下,使驱动子电路40与发光子电路50连接;发光子电路50在驱动子电路40和第三电压端v3的驱动下进行发光。

具体的,第三晶体管t3在使能信号端em的控制下开启,将驱动子电路40与发光子电路50连通,发光子电路50在驱动子电路40和第三电压端v3的驱动下进行发光。

本发明实施例提供一种像素电路的驱动方法,通过在像素电路中增加补偿子电路20,在驱动子电路40驱动发光子电路50发光之前,驱动补偿子电路20对驱动子电路40产生的阈值电压进行补偿,从而可以避免显示面板各部分tft因阈值电压漂移量不同,造成的显示亮度差异。此外,通过增加补偿子电路20,可减小电源线上的irdrop导致的显示亮度差异的问题,提高像素和像素之间亮度的均匀性。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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