一種像素驅動電路及驅動方法與流程
2023-11-11 18:45:32 1
本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種像素驅動電路及驅動方法。
背景技術：
有機發光顯示器(amoled)是當今平板顯示器研究領域的熱點之一，與液晶顯示器(lcd)相比，有機發光二極體(oled)具有低能耗、生產成本低、自發光、寬視角及響應速度快等優點，目前，在手機、pda、數位相機等顯示領域oled已經開始取代傳統的lcd顯示屏。其中，像素驅動是amoled顯示器的核心技術內容，具有重要的研究意義。
傳統的amoled像素驅動電路常為2t1c驅動電路。請參閱圖1，該2t1c電路包括兩個tft與一個電容(capacitor)，其中，t1為像素電路的驅動管，t2為開關管，掃描線gate開啟開關管t2，數據電壓date對存儲電容cst充放電，發光期間開關管t2關閉，電容上存儲的電壓使驅動管t1保持導通，導通電流使oled發光。若要實現穩定顯示，就要保持通過oled的電流穩定；但由於製作工藝的限制，使得驅動tft的閾值電壓均勻性非常差且有漂移，導致輸入相同的灰階電壓時產生不同的驅動電流，驅動電流不一致性使得發光器件的工作狀態不穩定，加之發光器件的老化使其開啟電壓增大，最終導致面板亮度均勻性很差，發光效率不高。
對於2t1c驅動電路存在的上述問題，現有技術有進一步的改進，通過添加新的tft或新的信號的方式來減弱甚至可以消除閾值電壓漂移帶來的影響。但，改進之後的電路通常需要很多的tft、電壓控制線以及額外的電源，控制時序也相對比較複雜，大大增加了成本。
故，有必要提供一種像素驅動電路及像素驅動方法，以解決現有技術所存在的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種像素驅動電路及像素驅動方法，解決現有的驅動電路架構複雜的問題，同時消除驅動管閾值電壓對驅動電流的影響。
為達到上述目的，本發明提供的像素驅動電路採用如下技術方案：
一種像素驅動電路，包括：第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體、第三薄膜電晶體、第四薄膜電晶體、第五薄膜電晶體、第六薄膜電晶體、電容以及有機發光二極體；
所述第一薄膜電晶體的柵極電性連接於第一節點，源極電性連接於第二節點，漏極電性連接於第三節點；
所述第二薄膜電晶體的柵極接入第一掃描信號，源極接地，漏極電性連接於第四節點；
所述第三薄膜電晶體的柵極接入第二掃描信號，源極接入數據信號，漏極電性連接於第二節點；
所述第四薄膜電晶體的柵極接入第一掃描信號，源極電性連接於第三節點，漏極電性連接於第一節點；
所述第五薄膜電晶體的柵極接入第三掃描信號，源極接入電源正電壓，漏極電性連接於第三節點；
所述第六薄膜電晶體的柵極接入第四掃描信號，源極電性連接於第二節點，漏極電性連接於第四節點；
所述電容的一端電性連接第一節點，另一端電電性連接第四節點；
所述有機發光二極體的陽極電性連接於第四節點，陰極接入電源負電壓。
在本發明的像素驅動電路中，所述第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體、第三薄膜電晶體、第四薄膜電晶體、第五薄膜電晶體、及第六薄膜電晶體均為低溫多晶矽薄膜電晶體、氧化物半導體薄膜電晶體、或非晶矽薄膜電晶體。
在本發明的像素驅動電路中，所述第一掃描信號、第二掃描信號、第三掃描信號、及第四掃描信號均通過外部時序控制器提供。
在本發明的像素驅動電路中，所述第一掃描信號、第二掃描信號、第三掃描信號以及第四掃描信號相組合先後對應一電位初始化階段、一電位存儲階段、及一發光顯示階段。
在本發明的像素驅動電路中，所述第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體、第三薄膜電晶體、第四薄膜電晶體、第五薄膜電晶體、及第六薄膜電晶體均為n型薄膜電晶體；
在所述電位初始化階段，所述第一掃描信號提供高電位，所述第二掃描信號提供高電位，所述第三掃描信號提供高電位，所述第四掃描信號提供低電位；
在所述電位存儲階段，所述第一掃描信號提供高電位，所述第二掃描信號提供高電位，所述第三掃描信號提供低電位，所述第四掃描線信號提供低電位；
在所述發光顯示階段，所述第一掃描信號提供低電位，所述第二掃描信號提供低電位，所述第三掃描信號提供高電位，所述第四掃描線信號提供高電位。
本發明還提供了一種像素驅動方法，技術方案如下：
步驟1、提供像素驅動電路；
所述像素驅動電路包括：
第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體、第三薄膜電晶體、第四薄膜電晶體、第五薄膜電晶體、第六薄膜電晶體、電容以及有機發光二極體；
所述第一薄膜電晶體的柵極電性連接第一節點，源極電性連接第二節點，漏極電性連接第三節點；
所述第二薄膜電晶體的柵極接入第一掃描信號，源極接地，漏極電性連接第四節點；
所述第三薄膜電晶體的柵極接入第二掃描信號，源極接入數據信號，漏極電性連接第二節點；
所述第四薄膜電晶體的柵極接入第一掃描信號，源極電性連接第三節點，漏極電性連接第一節點；
所述第五薄膜電晶體的柵極接入第三掃描信號，源極接入電源正電壓，漏極電性連接第三節點；
所述第六薄膜電晶體的柵極接入第四掃描信號，源極電性連接第二節點，漏極電性連接第四節點；
所述電容的一端電性連接第一節點，另一端電電性連接第四節點；
所述有機發光二極體的陽極電性連接第四節點，陰極接入電源負電壓；
步驟2、進入電位初始化階段；
所述第一掃描信號控制第二、及第四薄膜電晶體打開，所述第二掃描信號控制第三薄膜電晶體關閉，所述第三掃描信號控制第五薄膜電晶體打開，所述第四掃描信號控制第六薄膜電晶體關閉，第一節點寫入電源正電壓並存儲在電容中，第四節點寫入接地電壓，使得有機發光二極體不發光；
步驟3、進入電位存儲階段；
所述第一掃描信號控制第二、及第四薄膜電晶體打開，所述第二掃描信號控制第三薄膜電晶體打開，所述第三掃描信號控制第五薄膜電晶體關閉，所述第四掃描信號控制第六薄膜電晶體關閉，所述數據信號提供顯示數據電位，第二節點寫入顯示數據電位，第四節點寫入接地電壓，利用電容放電使得第一節點的電壓為第二節點的電壓與第一薄膜電晶體的閾值電壓之和，並將第一節點的電壓存儲在電容中，有機發光二極體不發光；
步驟4、進入發光顯示階段；
所述第一掃描信號控制第二、及第四薄膜電晶體關閉，所述第二掃描信號控制第三薄膜電晶體關閉，所述第三掃描信號控制第五薄膜電晶體打開，所述第四掃描信號控制第六薄膜電晶體打開，利用電容的存儲作用，使得第一節點的電壓保持在顯示數據電位與第一薄膜電晶體的閾值電壓之和，第二節點的電位與第四節點的電位一致，第一薄膜電晶體打開，有機發光二極體發光，且流經所述有機發光二極體的電流與第一薄膜電晶體的閾值電壓無關。
在本發明的像素驅動方法中，所述第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體、第三薄膜電晶體、第四薄膜電晶體、第五薄膜電晶體、及第六薄膜電晶體均為低溫多晶矽薄膜電晶體、氧化物半導體薄膜電晶體、或非晶矽薄膜電晶體。
在本發明的像素驅動方法中，所述第一掃描信號、第二掃描信號、第三掃描信號、及第四掃描信號均通過外部時序控制器提供。
在本發明的像素驅動方法中，所述第一薄膜電晶體、第二薄膜電晶體、第三薄膜電晶體、第四薄膜電晶體、第五薄膜電晶體、及第六薄膜電晶體均為n型薄膜電晶體；
在所述電位初始化階段，所述第一掃描信號提供高電位，所述第二掃描信號提供高電位，所述第三掃描信號提供高電位，所述第四掃描信號提供低電位；
在所述電位存儲階段，所述第一掃描信號提供高電位，所述第二掃描信號提供高電位，所述第三掃描信號提供低電位，所述第四掃描線信號提供低電位；
在所述發光顯示階段，所述第一掃描信號提供低電位，所述第二掃描信號提供低電位，所述第三掃描信號提供高電位，所述第四掃描線信號提供高電位。
本發明的像素驅動電路及像素驅動方法，通過採用6t1c電路搭配簡單的驅動時序，能夠有效補償驅動管的閾值電壓，使流過發光器件的電流不受驅動管閾值電壓的影響，消除了發光器件自身老化對顯示亮度的影響，提高面板顯示均勻性，改善畫面的顯示效果；同時簡化構架，大大節約了成本。
為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
附圖說明
下面結合附圖，通過對本發明的具體實施方式詳細描述，將使本發明的技術方案及其它有益效果顯而易見。
圖1為現有的2t1c結構的像素驅動電路的電路圖；
圖2為本發明的像素驅動電路的電路圖；
圖3為本發明的像素驅動電路的時序圖；
圖4為本發明的像素驅動方法的步驟2的示意圖；
圖5為本發明的像素驅動方法的步驟3的示意圖；
圖6為本發明的像素驅動方法的步驟4的示意圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本發明所採取的技術手段及其效果，以下結合本發明的優選實施例及其附圖進行詳細描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
請參閱圖2，本發明提供一種像素驅動電路，該像素驅動電路採用6t1c結構，包括：第一薄膜電晶體t1、第二薄膜電晶體t2、第三薄膜電晶體t3、第四薄膜電晶體t4、第五薄膜電晶體t5、第六薄膜電晶體t6、電容c及有機發光二極體d1；
第一薄膜電晶體t1的柵極電性連接於第一節點g，源極電性連接於第二節點s，漏極電性連接於第三節點d；第二薄膜電晶體t2的柵極接入第一掃描信號scan1，源極接地gnd，漏極電性連接於第四節點n；第三薄膜電晶體t3的柵極接入第二掃描信號scan2，源極接入數據信號data，漏極電性連接於第二節點s；第四薄膜電晶體t4的柵極接入第一掃描信號scan1，源極電性連接於第三節點d，漏極電性連接於第一節點g；第五薄膜電晶體t5的柵極接入第三掃描信號scan3，源極接入電源正電壓ovdd，漏極電性連接於第三節點d；第六薄膜電晶體t6的柵極接入第四掃描信號scan4，源極電性連接於第二節點s，漏極電性連接於第四節點n；電容c的一端電性連接於第一節點g，另一端電電性連接於第四節點n；有機發光二極體d1的陽極電性連接於第四節點n，陰極接入電源負電壓ovss。
第一掃描信號scan1控制第二、及四薄膜電晶體t2、t4的打開與關閉，第二掃描信號scan2控制第三薄膜電晶體t3的打開與關閉，第三掃描信號scan3控制第五薄膜電晶體t5的打開與關閉，第四掃描信號scan4控制第六薄膜電晶體t6的打開與關閉，數據信號data用於控制有機發光二極體d1的發光亮度，電容c為存儲電容。進一步地，通過第四薄膜電晶體t4的打開將第一薄膜電晶體t1短路為二極體進行閾值電壓的補償。
具體地，圖2中的第一薄膜電晶體t1、第二薄膜電晶體t2、第三薄膜電晶體t3、第四薄膜電晶體t4、第五薄膜電晶體t5、及第六薄膜電晶體t6均為低溫多晶矽薄膜電晶體、氧化物半導體薄膜電晶體、或非晶矽薄膜電晶體，在本優選實施例中，上述6個薄膜電晶體均採用n型薄膜電晶體，方便電路的架構。
具體地，圖2中的第一掃描信號scan1、第二掃描信號scan2、第三掃描信號scan3以及第四掃描信號scan4均通過外部時序控制器提供。
圖3為本發明一實施例的像素驅動電路中各個控制信號的時序圖。請共同參照圖2與圖3，本實施例的第一掃描信號scan1、第二掃描信號scan2、第三掃描信號scan3以及第四掃描信號scan4相組合先後對應一電位初始化階段1、一電位存儲階段2、及一發光顯示階段3。
請參閱圖4至圖6，並結合圖2與圖3，本發明的像素驅動電路的工作過程如下：
請參閱圖3與圖4，在電位初始化階段1，由於第一掃描信號scan、第三掃描信號scan3提供高電位，控制第二、第四、及第五薄膜電晶體t2、t4、t5打開；第二掃描信號scan2、第四掃描信號scan4提供低電位，控制第三、第六薄膜電晶體t3、t6關閉；第一節點g即第一薄膜電晶體t1的柵極經由打開的第五、第四薄膜電晶體t5、t4寫入電源正電壓ovdd並存儲在電容c中，第四節點n寫入接地電壓，使得有機發光二極體d1不發光。
請參閱圖3與圖5，在電位存儲階段2，由於第一掃描信號scan1、第二掃描信號scan2提供高電位，控制第二、第三、第四薄膜電晶體t2、t3、t4打開；第三掃描信號scan3、第四掃描信號scan4為低電位，控制第五、第六薄膜電晶體t5、t6關閉；數據信號提供顯示數據電位vdata；由於第三薄膜電晶體t3的打開，使第二節點s即第一薄膜電晶體t1的源極寫入顯示數據電位vdata，打開的第四薄膜電晶體t4短接第一薄膜電晶體t1的柵極和漏極，第一節點g即第一薄膜電晶體t1的柵極的電壓經第一薄膜電晶體t1的源極不斷放電，直到電位達到顯示數據電位vdata與第一薄膜電晶體t1的閾值電壓vth之和，即vg＝vs+vth＝vdata+vth，其中，vg是第一薄膜電晶體t1的柵極電壓，vs是第一薄膜電晶體t1的源極電壓，vth是第一薄膜電晶體t1的閾值電壓，此時第一薄膜電晶體t1的柵極電壓存儲在電容c中，有機發光二極體d1不發光。
請參閱圖3和圖6，在發光顯示階段3，由於第三掃描信號scan3、第四掃描信號scan4提供高電位，控制第五、第六薄膜電晶體t5、t6打開；第一掃描信號scan1、第二掃描信號scan2提供低電位，控制第二、第三、第四薄膜電晶體t2、t3、t4關閉，利用電容c的存儲作用，使得第一節點g即第一薄膜電晶體t1的柵極的電壓保持為顯示數據電位vdata與第一薄膜電晶體t1的閾值電壓vth之和，第二節點s即第一薄膜電晶體t1的源極經由打開的第六薄膜電晶體t6寫入第四節點的電位，即第二節點s的電位與第四節點n的電位一致，此時vs＝vn，即vgs＝vgn＝vg-vn＝vdata+vth，第一薄膜電晶體t1打開，有機發光二極體d1發光；
進一步地，已知流經有機發光二極體d1的電流滿足：
id1＝k(vgs-vth)2(1)
其中，id1為流過有機發光二極體d1的電流，常數k為本徵導電因子，vgs為第一薄膜電晶體t1的柵極與源極的電壓差。
而vgs＝vgn＝vg-vn＝vdata+vth(2)
將式(2)代入式(1)，
id1＝k(vgs-vth)2
＝k(vdata+vth-vth)2
＝k(vdata)2
由此可見，流經有機發光二極體d1的電流id1與第一薄膜電晶體t1的閾值電壓vth無關，僅與數據信號電壓vdata有關，補償了驅動薄膜電晶體的閾值漂移，解決了由閾值電壓漂移導致的流過發光二極體的電流不穩定的問題，消除了發光器件自身老化對顯示亮度的影響，提高面板顯示均勻性。
請參閱圖4至圖6，並結合圖2與圖3，基於上述amoled像素驅動電路，本發明還提供了一種amoled像素驅動方法，包括如下步驟：
步驟1、提供一像素驅動電路；
該像素電路包括：第一薄膜電晶體t1、第二薄膜電晶體t2、第三薄膜電晶體t3、第四薄膜電晶體t4、第五薄膜電晶體t5、第六薄膜電晶體t6、電容c及有機發光二極體d1；
第一薄膜電晶體t1的柵極電性連接於第一節點g，源極電性連接於第二節點s，漏極電性連接於第三節點d；第二薄膜電晶體t2的柵極接入第一掃描信號scan1，源極接地gnd，漏極電性連接於第四節點n；第三薄膜電晶體t3的柵極接入第二掃描信號scan2，源極接入數據信號data，漏極電性連接於第二節點s；第四薄膜電晶體t4的柵極接入第一掃描信號scan1，源極電性連接於第三節點d，漏極電性連接於第一節點g；第五薄膜電晶體t5的柵極接入第三掃描信號scan3，源極接入電源正電壓ovdd，漏極電性連接於第三節點d；第六薄膜電晶體t6的柵極接入第四掃描信號scan4，源極電性連接於第二節點s，漏極電性連接於第四節點n；電容c的一端電性連接於第一節點g，另一端電電性連接於第四節點n；有機發光二極體d1的陽極電性連接於第四節點n，陰極接入電源負電壓ovss。
第一掃描信號scan1控制第二、及四薄膜電晶體t2、t4的打開與關閉，第二掃描信號scan2控制第三薄膜電晶體t3的打開與關閉，第三掃描信號scan3控制第五薄膜電晶體t5的打開與關閉，第四掃描信號scan4控制第六薄膜電晶體t6的打開與關閉，數據信號data用於控制有機發光二極體d1的發光亮度，電容c為存儲電容。進一步地，通過第四薄膜電晶體t4的打開將第一薄膜電晶體t1短路為二極體進行閾值電壓的補償。
具體地，圖2中的第一薄膜電晶體t1、第二薄膜電晶體t2、第三薄膜電晶體t3、第四薄膜電晶體t4、第五薄膜電晶體t5、及第六薄膜電晶體t6均為低溫多晶矽薄膜電晶體、氧化物半導體薄膜電晶體、或非晶矽薄膜電晶體，在本優選實施例中，上述6個薄膜電晶體均採用n型薄膜電晶體，方便電路的架構。
具體地，圖2中的第一掃描信號scan1、第二掃描信號scan2、第三掃描信號scan3以及第四掃描信號scan4均通過外部時序控制器提供。
圖3為本發明一實施例的像素驅動電路中各個控制信號的時序圖。請共同參照圖2與圖3，本實施例的第一掃描信號scan1、第二掃描信號scan2、第三掃描信號scan3以及第四掃描信號scan4相組合先後對應一電位初始化階段1、一電位存儲階段2、及一發光顯示階段3。
步驟2、進入電位初始化階段1；
請參閱圖3與圖4，在電位初始化階段1，由於第一掃描信號scan、第三掃描信號scan3提供高電位，控制第二、第四、及第五薄膜電晶體t2、t4、t5打開；第二掃描信號scan2、第四掃描信號scan4提供低電位，控制第三、第六薄膜電晶體t3、t6關閉；第一節點g即第一薄膜電晶體t1的柵極經由打開的第五、第四薄膜電晶體t5、t4寫入電源正電壓ovdd並存儲在電容c中，第四節點n寫入接地電壓，使得有機發光二極體d1不發光。
步驟3、進入電位存儲階段2；
請參閱圖3與圖5，在電位存儲階段2，由於第一掃描信號scan1、第二掃描信號scan2提供高電位，控制第二、第三、第四薄膜電晶體t2、t3、t4打開；第三掃描信號scan3、第四掃描信號scan4為低電位，控制第五、第六薄膜電晶體t5、t6關閉；數據信號提供顯示數據電位vdata；由於第三薄膜電晶體t3的打開，使第二節點s即第一薄膜電晶體t1的源極寫入顯示數據電位vdata，打開的第四薄膜電晶體t4短接第一薄膜電晶體t1的柵極和漏極，第一節點g即第一薄膜電晶體t1的柵極的電壓經第一薄膜電晶體t1的源極不斷放電，直到電位達到顯示數據電位vdata與第一薄膜電晶體t1的閾值電壓vth之和，即vg＝vs+vth＝vdata+vth，其中，vg是第一薄膜電晶體t1的柵極電壓，vs是第一薄膜電晶體t1的源極電壓，vth是第一薄膜電晶體t1的閾值電壓，此時第一薄膜電晶體t1的柵極電壓存儲在電容c中，有機發光二極體d1不發光。
步驟4、進入發光顯示階段3；
請參閱圖3和圖6，在發光顯示階段3，由於第三掃描信號scan3、第四掃描信號scan4提供高電位，控制第五、第六薄膜電晶體t5、t6打開；第一掃描信號scan1、第二掃描信號scan2提供低電位，控制第二、第三、第四薄膜電晶體t2、t3、t4關閉，利用電容c的存儲作用，使得第一節點g即第一薄膜電晶體t1的柵極的電壓保持為顯示數據電位vdata與第一薄膜電晶體t1的閾值電壓vth之和，第二節點s即第一薄膜電晶體t1的源極經由打開的第六薄膜電晶體t6寫入第四節點的電位，即第二節點s的電位與第四節點n的電位一致，此時vs＝vn，即vgs＝vgn＝vg-vn＝vdata+vth，第一薄膜電晶體t1打開，有機發光二極體d1發光；
進一步地，已知流經有機發光二極體d1的電流滿足：
id1＝k(vgs-vth)2(1)
其中，id1為流過有機發光二極體d1的電流，常數k為本徵導電因子，vgs為第一薄膜電晶體t1的柵極與源極的電壓差。
而vgs＝vgn＝vg-vn＝vdata+vth(2)
將式(2)代入式(1)，
id1＝k(vgs-vth)2
＝k(vdata+vth-vth)2
＝k(vdata)2
由此可見，流經有機發光二極體d1的電流id1與第一薄膜電晶體t1的閾值電壓vth無關，僅與數據信號電壓vdata有關，補償了驅動薄膜電晶體的閾值漂移，解決了由閾值電壓漂移導致的流過發光二極體的電流不穩定的問題，消除了發光器件自身老化對顯示亮度的影響，提高面板顯示均勻性。
綜上所述，本發明提供的amoled像素驅動電路及amoled像素驅動方法，通過採用6t1c電路搭配簡單的驅動時序，不需要額外的電源，控制信號也比較少，不僅能夠有效補償驅動管的閾值電壓，使流過發光器件的電流不受驅動管閾值電壓的影響，消除了發光器件自身老化對顯示亮度的影響，提高面板顯示均勻性，改善畫面的顯示效果；同時簡化構架，大大節約了成本。
綜上，雖然本發明已以優選實施例揭露如上，但上述優選實施例並非用以限制本發明，本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與潤飾，因此本發明的保護範圍以權利要求界定的範圍為準。