專利名稱：一種像素單元驅動電路、像素單元及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及顯示驅動技術領域，具體涉及一種像素單元驅動電路、像素單元及顯示裝置。
背景技術：
OLED (Organic Light-Emitting Diode，有機發光二極管)顯示器，也稱為有機電致發光顯示器，是一種新興的平板顯示器件，由于其具有制備工藝簡單、成本低、功耗低、發光亮度高、工作溫度適應范圍廣、體積輕薄、響應速度快，而且易于實現彩色顯示和大屏幕顯示、易于實現和集成電路驅動器相匹配、易于實現柔性顯示等優點，因而具有廣闊的應用前景。有機電致發光顯示器中的OLED像素單元一般以矩陣方式排列，并且按照OLED像素單元驅動電路驅動方式的不同，可以分為無源矩陣(Passive Matrix-Organic LightEmission Display,簡稱 PM-OLED)驅動方式和有源矩陣(Active Matrix-Organic LightEmission Display，簡稱AM-0LED)驅動方式兩種。其中，PM-OLED驅動方式雖然工藝簡單，成本較低，但因存在交叉串擾、高功耗、低壽命等缺點，不能滿足高分辨率大尺寸顯示的需要。相比之下，AM-OLED驅動方式在每一個像素單元中都集成了一組薄膜晶體管(Thin FilmTransistor，簡稱TFT)和存儲電容，以組成像素單元驅動電路，通過對TFT的驅動控制，實現對通過OLED的電流的控制，從而使OLED發光。由于加入了 TFT和存儲電容，使得像素單元驅動電路中的OLED在可控的一幀時間內都能夠發光，而且所需驅動電流小，功耗低，壽命更長，可以滿足高分辨率多灰度的大尺寸顯示需要。同時，AM-OLED在可視角度、色彩的還原、功耗以及響應時間等方面具有明顯的優勢，適用于高信息含量、高分辨率的顯示器。如圖1所示，現有的AM-OLED像素單元驅動電路一般采用2T1C結構，即包括兩個薄膜晶體管和一個存儲電容，分別為開關晶體管T1、驅動晶體管T2和存儲電容Cs。其驅動方式可以包括兩個階段，即數據寫入階段和數據保持階段。
在數據寫入階段中，AM-OLED驅動電路的掃描線輸出行選通信號Vsel選通開關晶體管T1所在的行，使得開關晶體管T1導通，該選通行的數據線輸出數據電壓Vdata經過開關晶體管T1進入像素單元，對存儲電容Cs進行充電，隨著驅動晶體管T2的柵極電位逐漸提高，使得驅動晶體管T2開始導通，在編程穩定階段驅動晶體管T2工作于飽和區，根據TFT飽和區的源漏電流公式，驅動晶體管T2的輸出電流(即通過OLED的電流)為:Ih = 1led = —MnCox -(Vgs - Vlh y( I )
■2L式(I)中，μ n為OLED的電子遷移率，Cox為OLED單位面積的絕緣側電容，W為驅動晶體管T2的溝道寬度，L為驅動晶體管T2的溝道長度，Vgs為驅動晶體管T2的柵源電壓，Vth為驅動晶體管T2的閾值電壓。在數據保持階段中，AM-OLED驅動電路的掃描線輸出行選通信號Vsel未選通開關晶體管T1所在的行，使得開關晶體管T1關斷，此時驅動晶體管T2的柵極電位由于存儲電容Cs中存儲電荷的作用而保持不變，從而保持驅動晶體管T2處于導通狀態，同時在給定的電源電壓Vdd的作用下使OLED進行灰階發光，并在數據保持階段保持對OLED的持續驅動。從通過OLED的電流表達式(即，公式(I))可以看出，該電流不僅受數據電壓Vdata的控制，同時也受驅動晶體管T2閾值電壓Vth的影響，即現有的2T1C結構無法對閾值電壓Vth的漂移或者閾值電壓Vth的不一致進行補償。由于各像素單元驅動電路中的驅動晶體管T2不可能具備完全一致的性能參數，又沒有對各像素單元驅動電路中的驅動晶體管T2的閾值電壓Vth進行補償，勢必會造成流過各像素單元中OLED的電流不一致，使得各像素單元發光亮度不均，從而造成整個顯示屏亮度不均勻，影響顯示效果；而且，由于流過各像素單元中OLED的電流和數據電壓Vdata呈非線性關系，故不利于整個顯示屏灰度的調節。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術中所存在的上述缺陷，提供一種能夠減少甚至消除閾值電壓的變化對驅動電壓的影響的像素單元驅動電路、像素單元及顯示裝置。解決本實用新型技術問題所采用的技術方案:所述像素單元驅動電路用于驅動發光器件發光，其包括第一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管、第三薄膜晶體管和存儲 電容，其中第一至第三薄膜晶體管均包括柵極、第一極和第二極；所述第一薄膜晶體管的柵極與掃描線相連，第一極與數據線相連，第二極與第一節點相連；所述第二薄膜晶體管的柵極采用兩個，其中一個柵極與掃描線相連，另一個柵極與第二控制線相連，第一極與存儲電容相連，第二極與第二節點相連；所述第三薄膜晶體管的柵極采用兩個，其中一個柵極與第一節點相連，另一個柵極與第二控制線相連，第一極與電源相連，第二極與第二節點相連；所述存儲電容的一端與第一節點相連，另一端與第二薄膜晶體管的第一極相連；所述發光器件的一端與第二節點相連，另一端接地。優選地，所述第一節點與掃描線相連。優選地，所述驅動電路還包括第四薄膜晶體管，其包括柵極、第一極和第二極；所述第四薄膜晶體管的柵極與第一控制線相連，第一極與第二節點相連，第二極接地。優選地，各個薄膜晶體管均為N型薄膜晶體管；和/或，所述發光器件為有機發光二極管。本實用新型還提供一種像素單元，包括發光器件和與之相連的上述像素單元驅動電路。本實用新型還提供一種顯示裝置，包括多個呈矩陣分布的上述像素單元。有益效果:本實用新型所述像素單元驅動電路由于采用4T1C的結構(即包括第一至第四薄膜晶體管和存儲電容)，能夠減少甚至消除第三薄膜晶體管(即驅動晶體管)的閾值電壓變化對發光器件(OLED)的驅動電壓的影響，從而保證了發光器件的驅動電壓和驅動電流的穩定，也保證了每個像素單元中發光器件能夠正常顯示，以及保證了整個顯示界面的均一性，提高了顯示裝置的品質。
圖1為現有技術中AM-OLED像素單元驅動電路的結構示意圖；圖2為本實用新型實施例1所述像素單元驅動電路的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例1所述像素單元驅動方法的流程圖；圖4為圖2所述像素單元驅動電路的時序控制圖；圖5為本實用新型實施例2所述像素單元驅動電路的結構示意圖；圖6為本實用新型實施例2所述像素單元驅動方法的流程圖；圖7為圖5所述像素單元驅動電路的時序控制圖；圖8為本實用新型實施例3所述像素單元驅動電路的結構示意圖；圖9為本實用新型實施例3所述像素單元驅動電路及與其相連的OLED所組成的矩陣結構示意圖；圖10為本實用新型實施例3所述像素單元驅動方法的流程圖；圖11為圖8所述像素單元驅動電路的時序控制圖。圖中:T1 一第一薄膜晶體管；T2 —第二薄膜晶體管；Τ3 —第三薄膜晶體管；Τ4 一第四薄膜晶體管；0LED —有機發光二極管；Cs —存儲電容;A —第一節點；B —第二節點；Gate 一掃描線；Data —·數據線；Scanl —第一控制線；Scan2 —第二控制線。
具體實施方式
為使本領域技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和實施例對本實用新型所述像素單元驅動電路、像素單元及顯示裝置作進一步詳細描述。實施例1:如圖2所示，本實施例提供一種像素單元驅動電路，用于驅動發光器件發光，其包括第一薄膜晶體管Tl、第二薄膜晶體管T2、第三薄膜晶體管T3和存儲電容Cs。其中，所述第一薄膜晶體管Tl包括柵極、第一極和第二極，所述柵極與掃描線Gate相連,所述第一極與數據線Data相連,所述第二極與第一節點A相連。所述第二薄膜晶體管T2包括兩個柵極、第一極和第二極，即所述第二薄膜晶體管為雙柵TFT，所述兩個柵極中的一個柵極與掃描線Gate相連，另一個柵極與第二控制線Scan2相連,所述第一極與存儲電容Cs相連,所述第二極與第二節點B相連。所述第三薄膜晶體管T3包括兩個柵極、第一極和第二極，即所述第三薄膜晶體管為雙柵TFT，所述兩個柵極中的一個柵極與第一節點A相連，另一個柵極與第二控制線scan2相連,所述第一極與電源Vdd相連,所述第二極與第二節點B相連。所述存儲電容Cs的一端與第一節點A相連，另一端與第二薄膜晶體管T2的第一極相連。所述發光器件的一端與第二節點B相連，另一端接地。優選地，第一至第三薄膜晶體管均為N型薄膜晶體管。所述N型薄膜晶體管具有柵極輸入高電平信號后導通，柵極輸入低電平信號后關斷的特性。優選地，所述發光器件為有機發光二極管(OLED, Organic Light-EmittingDiode)。優選地，第一至第三薄膜晶體管的第一極均為源極，第二極均為漏極；或者，第一至第三薄膜晶體管的第一極均為漏極，第二極均為源極。本實施例還提供一種包括發光器件和與之相連的上述像素單元驅動電路的像素單元。本實施例還提供一種包括多個呈矩陣分布上述像素單元的顯示裝置。如圖3所示，本實施例還提供一種應用于上述像素單元驅動電路的像素單元驅動方法，包括如下步驟:slOl.將第一薄膜晶體管Tl和第二薄膜晶體管T2導通，并對存儲電容Cs進行充電，當所述存儲電容Cs兩端的電壓達到第三薄膜晶體管T3的閾值電壓Vth(T3)時，使得第三薄膜晶體管T3開始導通。具體地，通過掃描線Gate和數據線Data輸入高電平信號，同時通過第二控制線Scan2輸入低電平信號。sl02.保持第二薄膜晶體管T2導通，同時將第一薄膜晶體管Tl關斷，使得第三薄膜晶體管T3持續導通， 以使所述發光器件開始并保持發光。具體地，通過掃描線Gate輸入低電平信號，同時通過數據線Data和第二控制線Scan2輸入高電平信號。下面通過圖4所示時序控制圖詳細描述本實施例所述像素單元驅動電路及驅動方法的工作原理:將圖4所示時序控制圖劃分為兩個階段，分別為Al階段和A2階段，在圖4中分別用Al和A2進行標示，且發光器件采用0LED。Al階段(數據寫入階段):通過掃描線Gate和數據線Data輸入高電平信號，同時通過第二控制線Scan2輸入低電平信號，使得第一薄膜晶體管Tl和第二薄膜晶體管T2導通，數據線Data輸入的高電平信號開始對存儲電容Cs進行充電，當所述存儲電容Cs兩端的電壓達到第三薄膜晶體管T3的閾值電壓Vth(T3)時，使得第三薄膜晶體管T3開始導通。此階段第一至第三薄膜晶體管均工作在線性區，且第一節點A的電壓VA=VData(2)式(2)中，Vllata指的是數據線Data輸出的電壓，簡稱為數據電壓；第二節點B的電壓
f1.V(\..Y.V = V -V —V =V —V - olED Data = _γ +Vata (3)
LUUD4J rB vA r th(T3) rOLED r Data v th(T3) ^^* th(T3) 丁廠^ 、」/
L OLED + UL OLED + U式(3 )中，Voled指的是OLED在未發光時其本身的電容C_對數據電壓Vllata造成電壓的影響；存儲電容Cs兩端的電壓
Γηηβ. V - V -V -V -V -(-V IData \ - V , ^ OLED Data ( Λ)
L0067J VCs — yGS(TS) ~ rA Ρ B — ^ Data V Fth(T3)十 ρ ιΓth(T3> f -4-Γ
^ OLED +L OLED +式(4 )中，Ves為第三薄膜晶體管Τ3的柵源電壓。從式(4 )看出，存儲電容Cs兩端的電壓會受到第三薄膜晶體管T3的閾值電壓Vth(T3)變化的影響。對于OLED來說，其單位面積的絕緣側電容一般為25nF/cm2，發光面積為100 μ m*200 μ m，故OLED的電容一般為5pF左右，而存儲電容Cs的電容一般小于IpF。A2階段(驅動發光階段):通過掃描線Gate輸入低電平信號，同時通過數據線Data和第二控制線Scan2輸入高電平信號，使得第二薄膜晶體管T2和第三薄膜晶體管T3持續導通，同時第一薄膜晶體管Tl被關斷，此時OLED開始發光，由于存儲在存儲電容Cs上的電荷繼續維持第三薄膜晶體管T3的柵極電壓，使得OLED在一幀圖像的顯示時間內保持導通。此階段第二薄膜晶體管T2工作在線性區，第三薄膜晶體管T3工作在飽和區，且 驅動OLED發光的電流(B卩OLED的驅動電流)
權利要求1.一種像素單元驅動電路，用于驅動發光器件發光，其特征在于，包括第一薄膜晶體管、第二薄膜晶體管、第三薄膜晶體管和存儲電容，其中第一至第三薄膜晶體管均包括柵極、第一極和第二極； 所述第一薄膜晶體管的柵極與掃描線相連，第一極與數據線相連，第二極與第一節點相連； 所述第二薄膜晶體管的柵極采用兩個，其中一個柵極與掃描線相連，另一個柵極與第二控制線相連，第一極與存儲電容相連，第二極與第二節點相連； 所述第三薄膜晶體管的柵極采用兩個，其中一個柵極與第一節點相連，另一個柵極與第二控制線相連，第一極與電源相連，第二極與第二節點相連； 所述存儲電容的一端與第一節點相連，另一端與第二薄膜晶體管的第一極相連； 所述發光器件的一端與第二節點相連，另一端接地。
2.根據權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，所述第一節點與掃描線相連。
3.根據權利要求2所述的驅動電路，其特征在于，所述驅動電路還包括第四薄膜晶體管，其包括柵極、第一極和第二極；所述第四薄膜晶體管的柵極與第一控制線相連，第一極與第二節點相連，第二極接地。
4.根據權利要求1-3中任一項所述的驅動電路，其特征在于， 各個薄膜晶體管均為N型薄膜晶體管； 和/或，所述發光器件為有機發光二極管。
5.—種像素單兀,其特征在于,包括發光器件和與之相連的如權利要求1-4中任一項所述的像素單元驅動電路。
6.一種顯示裝置，其特征在于，包括多個呈矩陣分布的如權利要求5所述的像素單元。
專利摘要本實用新型提供一種像素單元驅動電路、像素單元及顯示裝置。一種像素單元驅動電路，用于驅動發光器件發光，其中第一薄膜晶體管的柵極與掃描線相連，第一極與數據線相連，第二極與第一節點相連；第二薄膜晶體管的一個柵極與掃描線相連，另一個柵極與第二控制線相連，第一極與存儲電容相連，第二極與第二節點相連；第三薄膜晶體管的一個柵極與第一節點相連，另一個柵極與第二控制線相連，第一極與電源相連，第二極與第二節點相連；存儲電容的一端與第一節點相連，另一端與第二薄膜晶體管的第一極相連；發光器件的一端與第二節點相連，另一端接地。相應地，提供一種像素單元及顯示裝置。本實用新型所述像素單元驅動電路能夠減少甚至消除閾值電壓的變化對驅動電壓的影響。
文檔編號G09G3/32GK203118413SQ201320082719
公開日2013年8月7日 申請日期2013年2月22日 優先權日2013年2月22日
發明者孟慶超, 劉曉燕, 王文杰, 蘇曉俊 申請人:合肥京東方光電科技有限公司, 京東方科技集團股份有限公司