專利名稱：一種像素驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于平板顯示領(lǐng)域，具體涉及一種像素驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
有源矩陣有機(jī)發(fā)光二級管(ActiveMatrix Organic Light-Emitting Diode)AMOLED具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單、自主發(fā)光、亮度高、畫質(zhì)好、可視角度大、功耗低及響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，因而引起廣泛關(guān)注，極可能成為取代液晶的下一代顯示技術(shù)。當(dāng)前，用于驅(qū)動(dòng)AMOLED的薄膜晶體管TFT主要有非晶硅薄膜晶體管和多晶硅薄膜晶體管。由于有機(jī)發(fā)光二級管OLED電流驅(qū)動(dòng)的特性，OLED需要大電流來驅(qū)動(dòng)，由于非晶硅薄膜晶體管由于載流子遷移率低無法提供足夠的驅(qū)動(dòng)電流，而多晶硅薄膜晶體管和金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的載流子遷移率遠(yuǎn)大于非晶硅薄膜晶體管由于載流子遷移率，能滿足驅(qū) 動(dòng)OLED的要求，因而多晶硅薄膜晶體管和金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管成為驅(qū)動(dòng)OLED的首選?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常采用兩個(gè)晶體管一個(gè)電容2T1C的像素驅(qū)動(dòng)電路用來驅(qū)動(dòng)0LED。但是，以多晶硅TFT作為驅(qū)動(dòng)管，由于多晶硅材料的晶粒間界隨機(jī)分布，多晶硅TFT的閾值電壓在顯示區(qū)域的各像素之間分布不均勻，導(dǎo)致顯示區(qū)域亮度不均勻；大部分金屬氧化物半導(dǎo)體也是多晶結(jié)構(gòu)，也存在閾值電壓在各像素之間分布不均勻的問題。因此，傳統(tǒng)的兩個(gè)晶體管一個(gè)電容2T1C的像素驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)不適合高質(zhì)量AMOLED顯示。為了實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)管的閾值電壓的補(bǔ)償，需要通過電路補(bǔ)償來更好的驅(qū)動(dòng)像素電路。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，大部分AMOLED像素驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)只能在一定程度上補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)管的閾值電壓，并不能精確地消除由閾值分布不均勻所帶來的顯示不均勻的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明提供一種精確補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)管的閾值電壓的AMOLED的像素驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種像素驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明的像素驅(qū)動(dòng)電路包括第一晶體管至第四晶體管、存儲(chǔ)電容、有機(jī)發(fā)光二級管0LED、旁路電路、數(shù)據(jù)線、第N-I掃描線和第N掃描線；其中，N為自然數(shù)，第一晶體管的漏極接電源電壓，柵極接存儲(chǔ)電容的第一端，源極接存儲(chǔ)電容的第二端及OLED的陽極；第二晶體管的漏極和柵極接存儲(chǔ)電容的第一端、第三晶體管的源極及第一晶體管的柵極，源極接第四晶體管的漏極；第三晶體管的柵極接第N-I掃描線，漏極接電源電壓，源極接存儲(chǔ)電容、第一晶體管的柵極及第二晶體管的漏極和柵極；第四晶體管的柵極接第N掃描線，漏極接第二晶體管的源極，源極接數(shù)據(jù)線；存儲(chǔ)電容的第一端接第一晶體管的柵極、第三晶體管源極及第二晶體管的柵極和漏極，第二端接OLED的陽極及第一晶體管的源極；
OLED的陽極接存儲(chǔ)電容的第二端及第一晶體管的源極，陰極接地；旁路電路與OLED并聯(lián)，兩個(gè)控制端分別接第N-I掃描線和第N掃描線。第一晶體管作為驅(qū)動(dòng)管，為OLED提供驅(qū)動(dòng)電流。第二晶體管、第三晶體管及旁路電路在第N-I掃描線為高電平并且掃描線第N掃描線為低電平時(shí)，對存儲(chǔ)電容進(jìn)行預(yù)充電。第二晶體管、第四晶體管及旁路電路在第N-I掃描線為低電平并且第N掃描線為高電平時(shí)，將數(shù)據(jù)電壓寫入到第一晶體管的柵極并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電容。第N掃描線為第N次編程時(shí)的掃描線；第N-I掃描線為第N-I次編程時(shí)的掃描線。第一晶體管至第四晶體管采用多晶硅薄膜晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。 在顯示區(qū)域中，各個(gè)像素位于不同區(qū)域，因此位于不同區(qū)域的像素的晶體管的閾值電壓的漂移各不相同(增大或減小)，而在同一像素內(nèi)的晶體管的閾值電壓的漂移是一致的(同時(shí)增大或減小)。因此，在同一像素內(nèi)，第一晶體管和第二晶體管在版圖設(shè)置中緊密排列，并且尺寸相同，使得在同一像素中兩者的閾值電壓始終保持大小一致，即VTH1=VTH2。旁路電路與OLED并聯(lián)，兩個(gè)控制端分別接第N-I掃描線和第N掃描線。在編程狀態(tài)時(shí)，即第N-I掃描線為聞電平和第N掃描線為低電平，或第N-I掃描線為低電平和第N掃描線為高電平時(shí)，旁路電路導(dǎo)通，電流從旁路電路通過，OLED被旁路，從而OLED不發(fā)光，避免了當(dāng)?shù)贜-I掃描線為高電平的時(shí)候有大電流流過OLED的情況，有利于提高開口率及顯示分辨率。OLED的第二端接作為驅(qū)動(dòng)管的第一晶體管的源極，避免了在工作階段的驅(qū)動(dòng)電流對OLED的影響。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種上述像素驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法。一種像素驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟I)預(yù)設(shè)階段第N-I掃描線為高電平并且第N掃描線為低電平，在此階段，第二晶體管和第三晶體管開啟，旁路電路導(dǎo)通，電源電壓對存儲(chǔ)電容預(yù)充電至電源電壓；2)調(diào)整階段第N-I掃描線為低電平并且第N掃描線為高電平階段，在此階段，第二晶體管和第四晶體管開啟，旁路電路導(dǎo)通，存儲(chǔ)電容通過第二晶體管和第四晶體管放電，直到第二晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)停止放電，此時(shí)存儲(chǔ)電容上的電壓為數(shù)據(jù)電壓加上第二晶體管的閾值電壓；3)工作階段第N-I掃描線和第N掃描線為低電平，在此階段，第二晶體管、第四晶體管及旁路電路截止，存儲(chǔ)電容兩端的電壓保持不變，其中，N為自然數(shù)。在工作階段，由于第二晶體管、第四晶體管及旁路電路截止，存儲(chǔ)電容不存在泄放通路，故存儲(chǔ)電容的兩端的電壓保持不變，故此時(shí)存儲(chǔ)電容上的電壓為數(shù)據(jù)電壓、第二晶體管的閾值電壓和OLED的陽極電壓之和。而此時(shí)流過第一晶體管的電流即為流過OLED的電流，其電流大小正比與第一晶體管的柵源電壓與閾值電壓之差的平方成正比，而第一晶體管的閾值電壓等于第二晶體管的閾值電壓，因此流過OLED的電流之與數(shù)據(jù)電壓的平方成正比。因此流過OLED的電流完全由數(shù)據(jù)電壓決定，而與第一晶體管的閾值電壓無關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)中，OLED的第二端接地，流過OLED的電流與電源電壓與OLED的開啟電壓之差成正比。在本發(fā)明中，由于存儲(chǔ)電容的第二端連接第一晶體管的源極，這樣流過OLED的電流與數(shù)據(jù)電壓的平方成正比。因此，在保證流過OLED的電流相同的情況下，本發(fā)明的數(shù)據(jù)電壓可以小得多。由于數(shù)據(jù)電壓越大，對于抑制閾值電壓分布不均勻的能力就越差，因此，本發(fā)明能在保證流過OLED的電流相同的情況下，有效地減小數(shù)據(jù)電壓，極大地提高了抑制閾值電壓分布不均勻的能力。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的像素驅(qū)動(dòng)電路，采用存儲(chǔ)電容的第二端接第一晶體管的源極，以及OLED與旁路電路并聯(lián)，使得流過OLED的電流完全由數(shù)據(jù)電壓決定，而與第一晶體管的閾值電壓無關(guān)。本發(fā)明在不過多增加晶體管、電容及控制線的數(shù)量的同時(shí)，使得流經(jīng)OLED的電流完全依賴于數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)電壓，能夠精確地實(shí)現(xiàn)閾值電壓補(bǔ)償以保持顯示亮度的均勻恒定，有利于提高開口率及顯示分辨率，而且能在保證流過OLED的電流相同的情況下，有效地減小數(shù)據(jù)電壓，極大地提高了抑制電壓分布不均勻的能力。因此，本發(fā)明具有較高的實(shí)用價(jià)值，有望廣泛用于微電子和平板顯示產(chǎn)業(yè)。


圖I為本發(fā)明的像素驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)施例一的電路圖；圖2為本發(fā)明的像素驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)施例二的電路圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例的信號時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實(shí)施例一本發(fā)明的像素驅(qū)動(dòng)電路包括第一晶體管Tl至第四晶體管T4、存儲(chǔ)電容Cs、有機(jī)發(fā)光二級管0LED、旁路電路、數(shù)據(jù)線、第N-I掃描線Vim和第N掃描線Vn ;其中，第一晶體管Tl的漏極接電源電壓，柵極接存儲(chǔ)電容Cs的第一端，源極接存儲(chǔ)電容Cs的第二端及OLED的陽極；第二晶體管T2的漏極和柵極接存儲(chǔ)電容Cs的第一端、第三晶體管T3的源極及第一晶體管Tl的柵極，源極接第四晶體管T4的漏極；第三晶體管T3的柵極接第N-I掃描線，漏極接電源電壓，源極接存儲(chǔ)電容Cs、第一晶體管Tl的柵極及第二晶體管T2的漏極和柵極；第四晶體管T4的柵極接第N掃描線，漏極接第二晶體管T2的源極，源極接數(shù)據(jù)線.
-^4 ，存儲(chǔ)電容Cs的第一端接第一晶體管Tl的柵極、第三晶體管T3源極及第二晶體管T2的柵極和漏極，第二端接OLED的陽極及第一晶體管Tl的源極；OLED的陽極接存儲(chǔ)電容的第二端及第一晶體管Tl的源極，陰極接地；在本實(shí)施例中，旁路電路為異步雙柵薄膜晶體管T5，與OLED并聯(lián)，漏極接OLED的陽極，源極接地，頂柵電極接第N-I掃描線Vim，底柵電極接第N掃描線VN。第二晶體管T2、第三晶體管T3及第五晶體管T5在掃描線V1^1為高電平并且掃描線Vn為低電平時(shí)對存儲(chǔ)電容Cs進(jìn)行預(yù)充。第二晶體管T2、第四晶體管T4及第五晶體管T5在掃描線V1^1為低電平并且掃描線Vn為高電平時(shí)將數(shù)據(jù)電壓寫入到第一晶體管的柵極并存儲(chǔ)于存儲(chǔ)電容Cs。
第一晶體管和第二晶體管在版圖設(shè)計(jì)中緊密排列，設(shè)計(jì)成同樣的尺寸，使得在同一像素中第一晶體管和第二晶體管的閾值電壓Vthi和Vth2的大小一致，即VTH1=VTH2。在本實(shí)施例中，各個(gè)元件的參數(shù)分別為VDD取12V ;VN_i高電平時(shí)取10V，維持時(shí)間50uS ;VN高電平時(shí)取10V，維持時(shí)間50uS ;CS電容取O. 5pS ；T1的寬長比設(shè)置為18um/6um ；T2的寬長比設(shè)置為18um/6um ；T3的寬長比設(shè)置為6um/6um ；T4的寬長比設(shè)置為6um/6um ；T5的寬長比設(shè)置為6um/6um。各信號線的時(shí)序如圖3所示，上述像素驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，包括以下步驟I)預(yù)設(shè)階段(階段I):第N-I掃描線Vim為高電平并且第N掃描線Vn為低電平，在此階段，第二晶體管T2、第三晶體管T3及第五晶體管T5開啟，電源電壓Vdd對存儲(chǔ)電容Cs預(yù)充電至電源電壓Vdd ；2)調(diào)整階段(階段2):第N-I掃描線Vim為低電平并且第N掃描線Vn為高電平階段，在此階段，第二晶體管T2、第四晶體管T4及第五晶體管T5開啟，存儲(chǔ)電容Cs通過第二 晶體管T2和第四晶體管T4放電，直到第二晶體管T2進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)停止放電，此時(shí)存儲(chǔ)電容Cs上的電壓為數(shù)據(jù)電壓Vdata加上第二晶體管的閾值電壓Vth2，即VDATA+VTH2 ；3)工作階段(階段3):第N-I掃描線Vim和第N掃描線Vn為低電平，在此階段，第二晶體管T2、第四晶體管T4及第五晶體管T5截止，存儲(chǔ)電容Cs兩端的電壓保持不變，其中，N為自然數(shù)。在工作階段，由于第二晶體管T2、第四晶體管T4及第五晶體管T5截止，存儲(chǔ)電容Cs不存在泄放通路，故存儲(chǔ)電容Cs的兩端的電壓保持不變，故此時(shí)存儲(chǔ)電容上的電壓為數(shù)據(jù)電壓、第二晶體管的閾值電壓和OLED的陽極電壓之和，即VDm+Vn^+VMD，其中V_D為OLED的開啟電壓。而此時(shí)流過第一晶體管Tl的電流即為流過OLED的電流，電流大小正比與第一晶體管Tl的柵源電壓Vesi與閾值電壓Vthi之差的平方成正比，即(Vesi-Vrai) 2，也就是(VDATA+VTH2+V_-V_-VTH1) 2，而第一晶體管和第二晶體管的閾值電壓Vthi和Vth2相等，即Vthi=Vth2,也就是，流過OLED的電流之與數(shù)據(jù)電壓的平方成正比，即VDATA2。因此流過OLED的電流完全由數(shù)據(jù)電壓Vdata決定，而與第一晶體管的閾值電壓Vthi無關(guān)。實(shí)施例二在本實(shí)施例中，旁路電路為并聯(lián)的第六晶體管和第七晶體管T6和T7，與OLED并聯(lián)，T6和T7的漏極分別接OLED的陽極，T6和T7的源極接地，T6的柵極接第N-I掃描線VN_1； T7的柵極接第N掃描線Vn，其他的電路連接與實(shí)施例一相同，如圖2所示。上述像素驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方案，包括以下步驟I)預(yù)設(shè)階段第N-I掃描線Vim為高電平并且第N掃描線Vn為低電平，在此階段，第二晶體管T2、第三晶體管T3及第六和第七晶體管T6和T7開啟，電源電壓Vdd對存儲(chǔ)電容Cs預(yù)充電至電源電壓Vdd ；2)調(diào)整階段 第N-I掃描線Vh為低電平并且第N掃描線Vn為高電平階段，在此階段，第二晶體管T2、第四晶體管T4及第六和第七晶體管T6和T7開啟，存儲(chǔ)電容Cs通過第二晶體管T2和第四晶體管T4放電，直到第二晶體管T2進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)停止放電，此時(shí)存儲(chǔ)電容Cs上的電壓為數(shù)據(jù)電壓Vdata加上第二晶體管的閾值電壓VTH2，即VDATA+VTH2 ；3)工作階段第N-I掃描線Vim和第N掃描線Vn為低電平，在此階段，第二晶體管T2、第四晶體管T4及第六和第七晶體管T6和T7截止，存儲(chǔ)電容Cs兩端的電壓保持不變。
與實(shí)施例一同理，存儲(chǔ)電容Cs兩端的電壓保持不變，流過第一晶體管Tl的電流即為流過OLED的電流，正比于VDATA2。故流過OLED的電流完全由Vdata決定，而與第一晶體管的閾值電壓Vthi無關(guān)。
最后需要注意的是，公布實(shí)施方式的目的在于幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換和修改都是可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于實(shí)施例所公開的內(nèi)容，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍以權(quán)利要求書界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種像素驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述像素驅(qū)動(dòng)電路包括第一晶體管Tl至第四晶體管T4、存儲(chǔ)電容Cs、有機(jī)發(fā)光二級管OLED、旁路電路、數(shù)據(jù)線、第N-I掃描線V1^1和第N掃描線VN;其中，N為自然數(shù)， 所述第一晶體管Tl的漏極接電源電壓，柵極接存儲(chǔ)電容的第一端，源極接存儲(chǔ)電容的第二端及OLED的陽極； 所述第二晶體管T2的漏極和柵極接存儲(chǔ)電容的第一端、第三晶體管T3的源極及第一晶體管Tl的柵極，源極接第四晶體管T4的漏極； 所述第三晶體管T3的柵極接第N-I掃描線，漏極接電源電壓，源極接存儲(chǔ)電容、第一晶體管Tl的柵極及第二晶體管T2的漏極和柵極； 所述第四晶體管T4的柵極接第N掃描線，漏極接第二晶體管T2的源極，源極接數(shù)據(jù)線.-^4 ， 所述存儲(chǔ)電容Cs的第一端接第一晶體管Tl的柵極、第三晶體管T3源極及第二晶體管T2的柵極和漏極，第二端接OLED的陽極及第一晶體管Tl的源極； 所述OLED的陽極接存儲(chǔ)電容的第二端及第一晶體管Tl的源極，陰極接地； 所述旁路電路與OLED并聯(lián)，兩個(gè)控制端分別接第N-I掃描線和第N掃描線。
2.如權(quán)利要求I所述的像素驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述第一晶體管至第四晶體管Tl至T4采用多晶硅薄膜晶體管或金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管。
3.如權(quán)利要求I所述的像素驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述第一晶體管和第二晶體管在版圖設(shè)計(jì)中緊密排列，設(shè)計(jì)成同樣的尺寸，使得在同一像素中第一晶體管和第二晶體管的閾值電壓Vthi和Vth2的大小一致，即VTH1=VTH2。
4.如權(quán)利要求I所述的像素驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述旁路電路為異步雙柵薄膜晶體管T5，與OLED并聯(lián)，漏極接OLED的陽極，源極接地，頂柵電極接第N-I掃描線V1^1，底柵電極接第N掃描線VN。
5.如權(quán)利要求I所述的像素驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述旁路電路為并聯(lián)的第六晶體管和第七晶體管T6和T7，與OLED并聯(lián)，所述第六晶體管和第七晶體管T6和T7的漏極分別接OLED的陽極，源極接地，第六晶體管T6的柵極接第N-I掃描線Vim，第七晶體管T7的柵極接第N掃描線VN。
6.一種權(quán)利要求I所述像素驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)方法包括以下步驟 1)預(yù)設(shè)階段第N-I掃描線為高電平并且第N掃描線為低電平，在此階段，第二晶體管和第三晶體管開啟，旁路電路導(dǎo)通，電源電壓對存儲(chǔ)電容預(yù)充電至電源電壓； 2)調(diào)整階段第N-I掃描線為低電平并且第N掃描線為高電平階段，在此階段，第二晶體管和第四晶體管開啟，旁路電路導(dǎo)通，存儲(chǔ)電容通過第二晶體管和第四晶體管放電，直到第二晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)停止放電，此時(shí)存儲(chǔ)電容上的電壓為數(shù)據(jù)電壓加上第二晶體管的閾值電壓； 3)工作階段第N-I掃描線和第N掃描線為低電平，在此階段，第二晶體管、第四晶體管及旁路電路截止，存儲(chǔ)電容兩端的電壓保持不變，其中，N為自然數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種像素驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法。本發(fā)明的像素驅(qū)動(dòng)電路包括第一晶體管至第四晶體管、存儲(chǔ)電容、有機(jī)發(fā)光二級管OLED、旁路電路、數(shù)據(jù)線、第N-1掃描線和第N掃描線。本發(fā)明采用存儲(chǔ)電容的第二端接第一晶體管的源極，以及OLED與旁路電路并聯(lián)，使得流過OLED的電流完全由數(shù)據(jù)電壓決定，而與第一晶體管的閾值電壓無關(guān)。本發(fā)明在不過多增加晶體管、電容及控制線的數(shù)量的同時(shí)，使得流經(jīng)OLED的電流完全依賴于數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)電壓，能夠精確地實(shí)現(xiàn)閾值電壓補(bǔ)償以保持顯示亮度的均勻恒定，有利于提高開口率及顯示分辨率，并且提高了抑制閾值電壓分布不均勻的能力。因此，本發(fā)明具有較高的實(shí)用價(jià)值，有望廣泛用于微電子和平板顯示產(chǎn)業(yè)。
文檔編號G09G3/32GK102915703SQ20121042535
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者韓德棟, 蔡劍, 王龍彥, 劉蓋, 王亮亮, 馬建忠, 叢瑛瑛, 張翼, 田宇, 張索明, 單東方, 黃福青, 王漪, 張盛東, 劉曉彥, 康晉鋒 申請人:北京大學(xué)