CN203895464U - 像素电路和显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种像素电路和显示装置，包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、驱动单元、储能单元和电致发光单元，所述第一开关单元、第五开关单元的控制端均连接到第二扫描信号线；所述第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元的控制端均连接到第一扫描信号线。本实用新型提供的像素电路能够彻底解决由于驱动晶体管的阈值电压漂移导致显示亮度不均的问题。同时本实用新型中，开关信号输入线路只有两条，这样不但节省了能耗，还降低了线路之间的干扰。

Description

像素电路和显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种像素电路和显示装置。

背景技术

有机发光显示器(OLED)是当今平板显示器研究领域的热点之一，与液晶显示器相比，OLED具有低能耗、生产成本低、自发光、宽视角及响应速度快等优点。目前，在手机、PDA、数码相机等显示领域OLED已经开始取代传统的液晶(LCD)显示屏。像素驱动电路设计是OLED显示器核心技术内容，具有重要的研究意义。

与TFT(薄膜场效应晶体管)-LCD利用稳定的电压控制亮度不同，OLED属于电流驱动，需要稳定的电流来控制发光。

由于工艺制程和器件老化等原因，在原始的2T1C驱动电路(包括两个薄膜场效应晶体管和一个电容)中，各像素点的驱动TFT的阈值电压存在不均匀性，这样就导致了流过每个像素点OLED的电流发生变化使得显示亮度不均，从而影响整个图像的显示效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决显示装置显示亮度不均的问题，并缩减显示装置中用于像素电路的信号线路数目，降低集成电路成本，同时提高显示装置的像素密度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种像素电路，包括第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、驱动单元、储能单元和电致发光单元；

储能单元的第一端连接驱动单元的控制端，用于拉高驱动单元控制端的电压使所述驱动单元工作；驱动单元的输入端与电致发光单元的阳极相连，用于驱动所述电致发光单元进行发光显示；

第一开关单元连接在驱动单元的输入端与工作电压线之间，控制端连接第二扫描信号线，用于在第二扫描信号线的控制下向所述驱动单元提供驱动电压；

第二开关单元连接在驱动单元的输入端与储能单元的第一端之间，控制端连接第一扫描信号线，用于在第一扫描信号线的控制下使所述储能单元进行充放电；

第三开关单元连接在储能单元的第二端与数据信号线之间，控制端连接第一扫描信号线，用于在第一扫描信号线的控制下将数据信号线中的电压写入到储能单元的第二端；

第四开关单元的第一端连接在驱动单元的输出端与电致发光单元的阳极之间，第二端接地，控制端连接第一扫描信号线，用于在所述第一扫描信号线的控制下将所述电致发光单元短路；

第五开关单元连接在电致发光单元的阳极与储能单元的第二端之间，控制端连接第二扫描信号线，用于在第二扫描信号线的控制下使所述储能单元所述电致发光单元放电。

优选的，各个开关单元和所述驱动单元为薄膜场效应晶体管，各个开关单元的控制端为栅极，其他两端对应于源极和漏极；所述驱动单元的输入端为漏极，控制端为栅极，输出端为源极。

优选的，各个薄膜场效应晶体管均为N沟道型。

优选的，所述储能单元为电容。

优选的，所述电致发光单元为有机发光二极管。

本实用新型还提供了一种像素电路的驱动方法，用于驱动上述任一项所述的像素电路，其特征在于，每一帧工作时段均包括充电阶段、放电阶段和发光阶段，其中，

在充电阶段，在扫描信号线施加电压使所有开关单元都导通，使工作电压线向储能单元的第一端充电；

在放电阶段，在扫描信号线施加电压使第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元导通，并在数据信号线施加数据电压，使储能单元的第一端放电；

在发光阶段，在扫描信号线施加电压使第一开关单元和第五开关单元导通，使电致发光单元发光。

优选的，当所述像素电路中的各个开关单元为N沟道型薄膜场效应晶体管时，所述方法包括：

在充电阶段，在第一扫描信号线和第二扫描信号线都施加高电平信号；

在放电阶段，在第一扫描信号线施加高电平信号；

在发光阶段，在第二扫描信号线施加高电平信号。

优选的，在放电阶段之后、发光阶段之前还包括稳压阶段，

在稳压阶段，在扫描信号线施加电压使所有开关单元都关断。

本实用新型还提供了一种显示装置，包括如上述任一项所述的像素电路。

本实用新型提供的像素电路中，流经电致发光单元的工作电流不受对应的驱动晶体管的阈值电压的影响，彻底解决了由于驱动晶体管的阈值电压漂移导致显示亮度不均的问题。同时本实用新型中，开关信号输入线路只有两条，这样不但节省了能耗，还降低了线路之间的干扰。

附图说明

图1为本实用新型提供的像素电路的结构示意图；

图2为本实用新型提供的像素电路中关键信号的时序图；

图3为本实用新型中的像素电路在不同时序下的电流流向和电压值的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种像素电路，如图1或图3所示，包括：

五个开关单元T1、T2、T3、T4、T5，一个驱动单元DT，一个储能单元C，一个电致发光单元L；

T1、T5的控制端均连接到第二扫信号线Scan[2]；T1的第一端连接到工作电压线V_dd，其第二端连接到驱动单元DT的输入端；T5的第一端连接到DT的输出端，其第二端连接到储能单元C的第二端B端；

T2、T3、T4的控制端均连接到第一扫描信号线Scan[1]；T2的第一端连接到DT的输入端，其第二端连接到储能单元C的第一端A端；T3的第一端连接到数据信号线Data，其第二端连接到储能单元C的第二端B端；T4的第一端连接到DT的输出端，其第二端接地；

DT的输出端还与电致发光单元L的阳极相连，其控制端与储能单元的A端相连。

可以理解的是，本实用新型中，控制端连接到同一扫描信号线的多个开关单元(连接到Scan[1]的两个开关单元T2、T3、T4，连接到Scan[2]的两个开关单元T1、T5)应为同一沟道类型的开关，即同为高电平导通或者同为低电平导通，从而保证连接到同一扫描信号线的两个开关单元的导通或关断状态相同。

本实用新型提供的像素电路中，流经电致发光单元的工作电流不受对应的驱动晶体管的阈值电压的影响，彻底解决了由于驱动晶体管的阈值电压漂移导致显示亮度不均的问题。同时本实用新型中，开关信号输入线路只有两条，这样不但节省了能耗，还降低了线路之间的干扰。

优选的，各个开关单元和驱动单元为薄膜场效应晶体管TFT，各个开关单元的控制端为栅极，各个开关单元的第一端为TFT的漏极，各个开关单元的第二端为TFT的源极；所述驱动单元的输入端为TFT的漏极，控制端为TFT的栅极，输出端为TFT的源极。当然开关单元和驱动单元也可以为其他合适的器件或器件组合。

不难理解，这里的驱动单元和开关单元对应的晶体管可以为源漏极可以互换的晶体管，或者根据导通类型的不同，各个开关单元和驱动单元的第一端可能为晶体管的漏极、第二端为晶体管的源极，本领域技术人员在不付出创造性的劳动的前提下，对本实用新型提供的像素电路中各个晶体管进行源漏极的反接所得到的、能够取得与本实用新型提供的技术方案所能达到的技术效果相同或相似的电路结构同样应落入本实用新型的保护范围。

进一步的，本实用新型中，所有各个薄膜场效应晶体管均为N沟道型。使用同一类型的晶体管，能够实现工艺流程的统一，从而提高产品的良品率。本领域技术人员可以理解的是，在实际应用中，各个晶体管的类型也可以不完全相同，比如T2、T3和T4可以为N沟道型晶体管，而T1和T5可以为P沟道型晶体管，只要能够使控制端连接到同一扫描信号线的两个开关单元的导通/关断状态相同，即可实现本申请提供的技术方案，本实用新型优选的实施方式不应理解为对本实用新型保护范围的限定。

优选的，所述储能单元C为电容。当然实际应用中，根据设计需要也可以采用其他具有储能功能的元件。

优选的，所述电致发光单元L可以为有机发光二极管(OLED)。当然实际应用中，根据设计需要也可以采用其他具有电致发光功能的元件。

下面结合图2和图3对本实用新型优选的实施例提供的像素电路的驱动方法进行详细说明，如图2所示为本实用新型提供的像素电路工作时输入到各个扫描信号线中的扫描信号的时序图，可分为四个阶段，在图2中分别表示为重置阶段W1、放电阶段W2、稳压阶段W3，发光阶段W4，在各个阶段，像素电路的电流流向和电压值分别如图3a、图3b、图3c、图3d所示。为了方便说明，假设各个开关单元均为N沟道型TFT。

在重置阶段W1，如图2所示，Scan[1]和Scan[2]均为高电平，在数据电压线Data上施加V_data(V_data为本次使OLED发光所需要的数据电压)，此时所有TFT均导通，如图3a所示，V_dd沿经T1和T2向A点充电，直至A点电压达到V_dd；由于T3导通，B点接数据电压线Data，电位为V_data。

这个阶段的目的在于，对A点的电压进行重置，并且使A点的电压保持一个较高电位，从而在允许后续的过程中通过合适的控制，使A点的电压变为一个较低的合理电位。由于这个过程主要是为了对A点的电压进行重置，对B点的电压并没有什么要求，因此数据电压线Data中的电压也可以为其他电压(比如零电压)。

在放电阶段W2，如图2所示，Scan[1]为高电平，Scan[2]为低电平，并继续在数据信号线Data上施加V_data，此时，此时T2、T3、T4导通，T1、T5断开，如图3b所示，电容C沿T2-DT-T4放电，一直放电到电压降为V_th为止，即放电结束后A点电位降为V_th，B点电位仍然为V_data，其中V_th为DT的阈值电压。这个阶段的目的在于使A点的电压变为一个与DT的阈值电压V_th相关联的电压，从而在后续的发光阶段能够与DT的阈值电压V_th相抵消，消除阈值电压V_th漂移对流经电致发光单元的电流的影响。另外，在这个阶段，B点的电压被置为数据电压V_data，并在最终的发光阶段对流经电致发光元件L的电流产生影响，使电致发光元件L对应的发光，因此这个阶段实际上也是数据电压的写入阶段。

在稳压阶段W3，如图2所示，Scan[1]和Scan[2]均为低电平，此时所有TFT均关断，这个过程时间相对较短，主要是为了在放电阶段W2的放电充分后起到稳定A点与B点之间的压差(V_th-V_data)的作用。本领域技术人员可以理解，这个过程是为了更好的使A点与B点之间的压差稳定为V_th-V_data，即使缺少这个阶段，本实用新型提供的技术方案同样可以实施，本实用新型优选的实施方式不应该理解为对本实用新型保护范围的限定。

在发光阶段W4，Scan[1]为低电平，Scan[2]为高电平，此时，此时T1、T5导通，T2、T3、T4断开。参见图3c，此时B点电势变化V_data→V_{oled_in}(V_{oled_in}为电致发光单元L的导通电压，在T5导通后，电容C的B端电压与L的阳极电压保持一致，即为V_{oled_in})，由于A端浮接，V_A和V_B实现电压等量跳变(保持原来的压差V_th-V_data)，跳变后，A点的电势V_A＝V_th-V_data+V_{oled_in}，此过程为瞬态过程，等压跳变瞬间进行完毕，与此同时进入发光阶段。Vdd沿T1→DT向电致发光单元L充电。

实际应用中，为了能够使A点的电压升高(发光阶段A点的电压需要高于V_th)，在放电阶段，施加在Data线上的电压应低于V_{oled_in}。

在这个阶段，一方面，T5的导通导致了A点的电压跳变(为了维持电容C两端的压差)，使得A点的电压升高，从而使DT导通并利用工作电压线V_dd提供的工作电压向OLED供应电流，使得OLED发光。另一方面，A点跳变后的电压变成一个与数据电压相关的电压，从而保证了电致发光元件L能够正确发光。

由TFT饱和电流公式可以得到：

I_L＝K(V_GS-V_th)²＝K(V_th-V_data+V_{oled_in}-V_th)²

＝K·(V_{oled_in}-V_data)²

由上式中可以看到此时流经电致发光单元的工作电流不受驱动晶体管阈值电压的影响，只与此时的数据电压V_data有关。彻底解决了驱动TFT由于工艺制程及长时间的操作造成阈值电压(V_th)漂移的问题，消除其对流经电致发光单元的电流的影响，保证电致发光单元的正常工作。

基于相同的构思，本实用新型还提供了一种显示装置，包括上述任一项所示的像素电路。

这里的显示装置可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种像素电路，其特征在于，包括：第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、驱动单元、储能单元和电致发光单元；

储能单元的第一端连接驱动单元的控制端，用于拉高驱动单元控制端的电压使所述驱动单元工作；驱动单元的输入端与电致发光单元的阳极相连，用于驱动所述电致发光单元进行发光显示；

第一开关单元连接在驱动单元的输入端与工作电压线之间，控制端连接第二扫描信号线，用于在第二扫描信号线的控制下向所述驱动单元提供驱动电压；

第二开关单元连接在驱动单元的输入端与储能单元的第一端之间，控制端连接第一扫描信号线，用于在第一扫描信号线的控制下使所述储能单元进行充放电；

第三开关单元连接在储能单元的第二端与数据信号线之间，控制端连接第一扫描信号线，用于在第一扫描信号线的控制下将数据信号线中的电压写入到储能单元的第二端；

第四开关单元的第一端连接在驱动单元的输出端与电致发光单元的阳极之间，第二端接地，控制端连接第一扫描信号线，用于在所述第一扫描信号线的控制下将所述电致发光单元短路；

第五开关单元连接在电致发光单元的阳极与储能单元的第二端之间，控制端连接第二扫描信号线，用于在第二扫描信号线的控制下使所述储能单元所述电致发光单元放电。

2.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，各个开关单元和所述驱动单元为薄膜场效应晶体管，各个开关单元的控制端为薄膜场效应晶体管的栅极，其他两端分别对应于薄膜场效应晶体管的源极和漏极；所述驱动单元的输入端为薄膜场效应晶体管的漏极，控制端为薄膜场效应晶体管的栅极，输出端为薄膜场效应晶体管的源极。

3.如权利要求2所述的像素电路，其特征在于，各个薄膜场效应晶体管均为N沟道型。

4.如权利要求1所述的像素电路，其特征在于，所述储能单元为电容。

5.如权利要求1-4其中任一项所述的像素电路，其特征在于，所述电致发光单元为有机发光二极管。

6.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的像素电路。