技术领域
[0001] 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、探测器。
背景技术
[0002]
X射线平板探测器是一种以光电
二极管阵列为核心的X射线影像探测器。在X射线照射下探测器的
闪烁体或
荧光体层将X射线
光子转换为可见光，而后由具有
光电二极管作用的阵列转化为图像电
信号，通过外围电路读出及模拟/数字转换，从而获得数字化图像。
[0003] 在像素电路中增加一个放大晶体管，可以将光电二极管积累的电荷转换成
电压进行放大，这样可以大大提高
信噪比，从而提高传输过程中抗干扰的能
力。然而，由于没有对放大晶体管的
阈值电压Vth进行补偿，将会带来更大的图像
质量问题。
发明内容
[0004] 为解决上述问题，本发明提供一种像素电路及其驱动方法、探测器，用于解决
现有技术中探测器没有对放大晶体管的阈值电压Vth进行补偿，影响图像质量的问题。
[0005] 为此，本发明提供一种像素电路，包括光电转换单元、放大单元、复位单元、补偿单元、充电单元以及读出单元；
[0006] 所述光电转换单元分别与第一电压端和第一
节点连接，用于将
光信号转化为
电信号；
[0007] 所述放大单元分别与第一节点、第二节点以及第三节点连接，用于对所述第一节点的
输入信号进行放大处理；
[0008] 所述复位单元分别与复位端、第一电压端以及第一节点连接，用于根据所述复位端和所述第一电压端的输入信号控制所述第一节点的电位；
[0009] 所述充电单元分别与第一控制端、第二节点以及第二电压端连接，用于根据所述第一控制端和所述第二电压端的输入信号控制所述第二节点的电位；
[0010] 所述补偿单元分别与第二控制端、第一节点以及第三节点连接，用于根据所述第二控制端的输入信号控制所述第三节点的电位；
[0011] 所述读出单元分别与第三控制端、输出端以及第三节点连接，用于根据所述第三控制端的输入信号控制所述输出端的
输出信号。
[0012] 可选的，所述光电转换单元包括光电二极管，所述光电二极管连接于所述第一节点和所述第一电压端之间。
[0013] 可选的，所述放大单元包括放大晶体管，所述放大晶体管的栅极与所述第一节点连接，所述放大晶体管的第一极与所述第二节点连接，所述放大晶体管的第二极与所述第三节点连接。
[0014] 可选的，所述复位单元包括第一晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述复位端连接，所述第一晶体管的第一极与所述第一节点连接，所述第一晶体管的第二极与所述第一电压端连接。
[0015] 可选的，所述充电单元包括第三晶体管，所述第三晶体管的栅极与所述第一控制端连接，所述第三晶体管的第一极与所述第二电压端连接，所述第三晶体管的第二极与所述第二节点连接。
[0016] 可选的，所述补偿单元包括第二晶体管，所述第二晶体管的栅极与所述第二控制端连接，所述第二晶体管的第一极与所述第一节点连接，所述第二晶体管的第二极与所述第三节点连接。
[0017] 可选的，所述读出单元包括第四晶体管，所述第四晶体管的栅极与所述第三控制端连接，所述第四晶体管的第一极与所述第三节点连接，所述第四晶体管的第二极与所述输出端连接。
[0018] 可选的，还包括第一电容，所述第一电容连接于所述第二电压端与所述第一节点之间，或者所述第一电容连接于所述第一电压端与所述第一节点之间；或者[0019] 还包括第一电容和第二电容，所述第一电容连接于所述第二电压端与所述第一节点之间，所述第二电容连接于所述第一电压端与所述第一节点之间。
[0020] 可选的，所述晶体管全部为P型晶体管。
[0021] 可选的，所述晶体管全部为N型晶体管。
[0022] 本发明还提供一种探测器，包括上述任一像素电路。
[0023] 本发明还提供一种像素电路的驱动方法，所述像素电路上述像素电路，所述第一电压端为低电平，所述第二电压端为高电平，所述驱动方法包括：
[0024] 所述复位端输入低电平，所述第一控制端输入高电平，所述第二控制端输入高电平，所述第三控制端输入高电平；
[0025] 所述复位端输入高电平，所述第一控制端输入低电平，所述第二控制端输入低电平，所述第三控制端输入高电平；
[0026] 所述复位端输入高电平，所述第一控制端输入低电平，所述第二控制端输入高电平，所述第三控制端输入高电平；
[0027] 所述复位端输入高电平，所述第一控制端输入低电平，所述第二控制端输入高电平，所述第三控制端输入低电平。
[0028] 本发明还提供一种像素电路的驱动方法，所述像素电路上述像素电路，所述第一电压端为高电平，所述第二电压端为低电平，所述驱动方法包括：
[0029] 所述复位端输入高电平，所述第一控制端输入低电平，所述第二控制端输入低电平，所述第三控制端输入低电平；
[0030] 所述复位端输入低电平，所述第一控制端输入高电平，所述第二控制端输入高电平，所述第三控制端输入低电平；
[0031] 所述复位端输入低电平，所述第一控制端输入高电平，所述第二控制端输入低电平，所述第三控制端输入低电平；
[0032] 所述复位端输入低电平，所述第一控制端输入高电平，所述第二控制端输入低电平，所述第三控制端输入高电平。
[0033] 本发明具有下述有益效果：
[0034] 本发明提供的像素电路及其驱动方法、探测器中，补偿单元能够对放大单元的阈值电压Vth进行补偿，以避免给输出的电压信号
[0035] 中带入阈值电压Vth不一致的信息，从而可以显著提高图像质量。
附图说明
[0036] 图1为本发明
实施例一提供的一种像素电路的结构示意图；
[0037] 图2为本发明实施例二提供的一种像素电路的结构示意图；
[0038] 图3为本发明实施例三提供的一种像素电路的结构示意图；
[0039] 图4为本发明实施例四提供的一种像素电路的结构示意图；
[0040] 图5为一种像素电路的工作时序图；
[0041] 图6为另一种像素电路的工作时序图。
具体实施方式
[0042] 为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的像素电路及其驱动方法、探测器进行详细描述。
[0043] 实施例一
[0044] 图1为本发明实施例一提供的一种像素电路的结构示意图。如图1所示，所述像素电路包括光电转换单元101、放大单元102、复位单元103、补偿单元104、充电单元105以及读出单元106。所述光电转换单元101分别与第一电压端和第一节点n1连接，所述光电转换单元101用于将光信号转化为电信号。可选的，所述光电转换单元101包括光电二极管PD，所述光电二极管PD的负极与所述第一节点n1连接，所述光电二极管PD的正极与所述第一电压端连接。所述放大单元102分别与第一节点n1、第二节点n2以及第三节点n3连接，所述放大单元102用于对所述第一节点n1的输入信号进行放大处理。可选的，所述放大单元102包括放大晶体管Ta，所述放大晶体管Ta的栅极与所述第一节点n1连接，所述放大晶体管Ta的第一极与所述第二节点n2连接，所述放大晶体管Ta的第二极与所述第三节点n3连接。
[0045] 本实施例中，所述复位单元103分别与复位端RST、第一电压端以及第一节点n1连接，所述复位单元103用于根据所述复位端RST和所述第一电压端的输入信号控制所述第一节点n1的电位。可选的，所述复位单元103包括第一晶体管T1，所述第一晶体管T1的栅极与所述复位端RST连接，所述第一晶体管T1的第一极与所述第一节点n1连接，所述第一晶体管T1的第二极与所述第一电压端连接。
[0046] 所述充电单元105分别与第一控制端S1、第二节点n2以及第二电压端连接，所述充电单元105用于根据所述第一控制端S1和所述第二电压端的输入信号控制所述第二节点n2的电位。可选的，所述充电单元105包括第三晶体管T3，所述第三晶体管T3的栅极与所述第一控制端S1连接，所述第三晶体管T3的第一极与所述第二电压端连接，所述第三晶体管T3的第二极与所述第二节点n2连接。
[0047] 所述补偿单元104分别与第二控制端S2、第一节点n1以及第三节点n3连接，所述补偿单元104用于根据所述第二控制端S2的输入信号控制所述第三节点n3的电位。可选的，所述补偿单元104包括第二晶体管T2，所述第二晶体管T2的栅极与所述第二控制端S2连接，所述第二晶体管T2的第一极与所述第一节点n1连接，所述第二晶体管T2的第二极与所述第三节点n3连接。
[0048] 所述读出单元106分别与第三控制端RD、输出端OUT以及第三节点n3连接，所述读出单元106用于根据所述第三控制端RD的输入信号控制所述输出端OUT的输出信号。可选的，所述读出单元106包括第四晶体管T4，所述第四晶体管T4的栅极与所述第三控制端RD连接，所述第四晶体管T4的第一极与所述第三节点n3连接，所述第四晶体管T4的第二极与所述输出端OUT连接。
[0049] 本实施例中，所述像素电路还包括第一电容Cst，所述第一电容Cst连接于所述第二电压端与所述第一节点n1之间。所述晶体管全部为P型晶体管，所述第一电压端输入低电平VSS，所述第二电压端输入高电平VDD。
[0050] 本实施例提供的像素电路中，补偿单元能够对放大单元的阈值电压Vth进行补偿，以避免给输出的电压信号中带入阈值电压Vth不一致的信息，从而可以显著提高图像质量。
[0051] 实施例二
[0052] 图2为本发明实施例二提供的一种像素电路的结构示意图。如图2所示，所述像素电路包括光电转换单元101、放大单元102、复位单元103、补偿单元104、充电单元105以及读出单元106。所述光电转换单元101分别与第一电压端和第一节点n1连接，所述光电转换单元101用于将光信号转化为电信号。所述放大单元102分别与第一节点n1、第二节点n2以及第三节点n3连接，所述放大单元102用于对所述第一节点n1的输入信号进行放大处理。
[0053] 本实施例中，所述复位单元103分别与复位端RST、第一电压端以及第一节点n1连接，所述复位单元103用于根据所述复位端RST和所述第一电压端的输入信号控制所述第一节点n1的电位。所述补偿单元104分别与第二控制端S2、第一节点n1以及第三节点n3连接，所述补偿单元104用于根据所述第二控制端S2的输入信号控制所述第三节点n3的电位。所述充电单元105分别与第一控制端S1、第二节点n2以及第二电压端连接，所述充电单元105用于根据所述第一控制端S1和所述第二电压端的输入信号控制所述第二节点n2的电位。所述读出单元106分别与第三控制端RD、输出端OUT以及第三节点n3连接，所述读出单元106用于根据所述第三控制端RD的输入信号控制所述输出端OUT的输出信号。
[0054] 本实施例提供的像素电路与实施例一提供的像素电路的不同之处在于，所述像素电路还包括第一电容Cst，所述第一电容Cst连接于所述第一电压端与所述第一节点n1之间。在实际应用中，所述像素电路还可以包括第一电容和第二电容，所述第一电容连接于所述第二电压端与所述第一节点n1之间，所述第二电容连接于所述第一电压端与所述第一节点n1之间。当然，所述第一电容或所述第二电容也可以是光电二极管PD的寄生电容，或者是与所述第一节点n1连接的其它寄生电容，因此可以不单独制作。本实施例中，所述晶体管全部为P型晶体管，所述第一电压端输入低电平VSS，所述第二电压端输入高电平VDD。
[0055] 本实施例提供的像素电路中，补偿单元能够对放大单元的阈值电压Vth进行补偿，以避免给输出的电压信号中带入阈值电压Vth不一致的信息，从而可以显著提高图像质量。
[0056] 实施例三
[0057] 图3为本发明实施例三提供的一种像素电路的结构示意图。如图3所示，所述像素电路包括光电转换单元101、放大单元102、复位单元103、补偿单元104、充电单元105以及读出单元106。所述光电转换单元101分别与第一电压端和第一节点n1连接，所述光电转换单元101用于将光信号转化为电信号。可选的，所述光电转换单元101包括光电二极管PD，所述光电二极管PD的正极与所述第一节点n1连接，所述光电二极管PD的负极与所述第一电压端连接。所述放大单元102分别与第一节点n1、第二节点n2以及第三节点n3连接，所述放大单元102用于对所述第一节点n1的输入信号进行放大处理。可选的，所述放大单元102包括放大晶体管Ta，所述放大晶体管Ta的栅极与所述第一节点n1连接，所述放大晶体管Ta的第一极与所述第二节点n2连接，所述放大晶体管Ta的第二极与所述第三节点n3连接。
[0058] 本实施例中，所述复位单元103分别与复位端RST、第一电压端以及第一节点n1连接，所述复位单元103用于根据所述复位端RST和所述第一电压端的输入信号控制所述第一节点n1的电位。可选的，所述复位单元103包括第一晶体管T1，所述第一晶体管T1的栅极与所述复位端RST连接，所述第一晶体管T1的第一极与所述第一节点n1连接，所述第一晶体管T1的第二极与所述第一电压端连接。
[0059] 所述充电单元105分别与第一控制端S1、第二节点n2以及第二电压端连接，所述充电单元105用于根据所述第一控制端S1和所述第二电压端的输入信号控制所述第二节点n2的电位。可选的，所述充电单元105包括第三晶体管T3，所述第三晶体管T3的栅极与所述第一控制端S1连接，所述第三晶体管T3的第一极与所述第二电压端连接，所述第三晶体管T3的第二极与所述第二节点n2连接。
[0060] 所述补偿单元104分别与第二控制端S2、第一节点n1以及第三节点n3连接，所述补偿单元104用于根据所述第二控制端S2的输入信号控制所述第三节点n3的电位。可选的，所述补偿单元104包括第二晶体管T2，所述第二晶体管T2的栅极与所述第二控制端S2连接，所述第二晶体管T2的第一极与所述第一节点n1连接，所述第二晶体管T2的第二极与所述第三节点n3连接。
[0061] 所述读出单元106分别与第三控制端RD、输出端OUT以及第三节点n3连接，所述读出单元106用于根据所述第三控制端RD的输入信号控制所述输出端OUT的输出信号。可选的，所述读出单元106包括第四晶体管T4，所述第四晶体管T4的栅极与所述第三控制端RD连接，所述第四晶体管T4的第一极与所述第三节点n3连接，所述第四晶体管T4的第二极与所述输出端OUT连接。
[0062] 本实施例中，所述像素电路还包括第一电容Cst，所述第一电容Cst连接于所述第二电压端与所述第一节点n1之间。所述晶体管全部为N型晶体管，所述第一电压端输入高电平VDD，所述第二电压端输入低电平VSS。
[0063] 本实施例提供的像素电路中，补偿单元能够对放大单元的阈值电压Vth进行补偿，以避免给输出的电压信号中带入阈值电压Vth不一致的信息，从而可以显著提高图像质量。
[0064] 实施例四
[0065] 图4为本发明实施例四提供的一种像素电路的结构示意图。如图4所示，所述像素电路包括光电转换单元101、放大单元102、复位单元103、补偿单元104、充电单元105以及读出单元106。所述光电转换单元101分别与第一电压端和第一节点n1连接，所述光电转换单元101用于将光信号转化为电信号。所述放大单元102分别与第一节点n1、第二节点n2以及第三节点n3连接，所述放大单元102用于对所述第一节点n1的输入信号进行放大处理。
[0066] 本实施例中，所述复位单元103分别与复位端RST、第一电压端以及第一节点n1连接，所述复位单元103用于根据所述复位端RST和所述第一电压端的输入信号控制所述第一节点n1的电位。所述补偿单元104分别与第二控制端S2、第一节点n1以及第三节点n3连接，所述补偿单元104用于根据所述第二控制端S2的输入信号控制所述第三节点n3的电位。所述充电单元105分别与第一控制端S1、第二节点n2以及第二电压端连接，所述充电单元105用于根据所述第一控制端S1和所述第二电压端的输入信号控制所述第二节点n2的电位。所述读出单元106分别与第三控制端RD、输出端OUT以及第三节点n3连接，所述读出单元106用于根据所述第三控制端RD的输入信号控制所述输出端OUT的输出信号。
[0067] 本实施例提供的像素电路与实施例一提供的像素电路的不同之处在于，所述像素电路还包括第一电容Cst，所述第一电容Cst连接于所述第一电压端与所述第一节点n1之间。在实际应用中，所述像素电路还可以包括第一电容和第二电容，所述第一电容连接于所述第二电压端与所述第一节点n1之间，所述第二电容连接于所述第一电压端与所述第一节点n1之间。当然，所述第一电容或所述第二电容也可以是光电二极管PD的寄生电容，或者是与所述第一节点n1连接的其它寄生电容，因此可以不单独制作。本实施例中，所述晶体管全部为N型晶体管，所述第一电压端输入高电平VDD，所述第二电压端输入低电平VSS。
[0068] 本实施例提供的像素电路中，补偿单元能够对放大单元的阈值电压Vth进行补偿，以避免给输出的电压信号中带入阈值电压Vth不一致的信息，从而可以显著提高图像质量。
[0069] 实施例五
[0070] 本实施例提供一种探测器，包括上述实施例一、实施例二、实施例三或实施例四提供的像素电路，具体内容可参照上述实施例一、实施例二、实施例三或实施例四的描述，此处不再赘述。
[0071] 本实施例提供的探测器中，补偿单元能够对放大单元的阈值电压Vth进行补偿，以避免给输出的电压信号中带入阈值电压Vth不一致的信息，从而可以显著提高图像质量。
[0072] 实施例六
[0073] 本实施例中，所述像素电路包括实施例一或实施例二提供的像素电路。所述晶体管全部为P型晶体管，所述第一电压端为低电平VSS，所述第二电压端为高电平VDD。所述驱动方法包括：
[0074] 步骤1001、所述复位端输入低电平，所述第一控制端输入高电平，所述第二控制端输入高电平，所述第三控制端输入高电平。
[0075] 图5为其工作时序图。参见图1和图5，在复位阶段，所述复位端RST输入低电平，所述第一控制端S1输入高电平，所述第二控制端S2输入高电平，所述第三控制端RD输入高电平。此时，第一
薄膜晶体管T1导通，第二
薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3以及第四薄膜晶体管T4断开，第一节点n1被复位至
低电压VSS，因此第一节点的电压Vn1＝VSS，上述电压可保持在第一电容Cst上。
[0076] 步骤1002、所述复位端输入高电平，所述第一控制端输入低电平，所述第二控制端输入低电平，所述第三控制端输入高电平。
[0077] 在补偿阶段，所述复位端RST输入高电平，所述第一控制端S1输入低电平，所述第二控制端S2输入低电平，所述第三控制端RD输入高电平。此时，第二薄膜晶体管T2和第三薄膜晶体管T3导通，第一薄膜晶体管T1和第四薄膜晶体管T4断开。放大晶体管Ta被接成二极管连接状态，此时第一节点n1的电压Vn1＝Vn3＝VDD-︱Vth︱，其中Vn3为第三节点n3的电压，Vth为放大晶体管Ta的阈值电压。
[0078] 步骤1003、所述复位端输入高电平，所述第一控制端输入低电平，所述第二控制端输入高电平，所述第三控制端输入高电平。
[0079] 在充电阶段，所述复位端RST输入高电平，所述第一控制端S1输入低电平，所述第二控制端S2输入高电平，所述第三控制端RD输入高电平。此时，第三薄膜晶体管T3导通，第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2以及第四薄膜晶体管T4断开。此时第一节点n1的
电流通路只剩下光电二极管PD，所述第一节点n1的电流大小与像素电路的光照强度有关。假设此时第一节点n1的电流平均值为I，那么经过时间t后，第一节点n1的电压被降低[0080] 即
[0081] 步骤1004、所述复位端输入高电平，所述第一控制端输入低电平，所述第二控制端输入高电平，所述第三控制端输入低电平。
[0082] 在读出阶段，所述复位端RST输入高电平，所述第一控制端S1输入低电平，所述第二控制端S2输入高电平，所述第三控制端RD输入低电平。此时，第三薄膜晶体管T3和第四薄膜晶体管T4导通，第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2断开。此时放大晶体管Ta处于饱和区，所述放大晶体管Ta的电流为
[0083]
[0084] 其中，μn为载流子迁移率，Cox为单位面积的栅绝缘层电容值，W/L为放大晶体管Ta的宽长比。
[0085] 将 代入上述公式可以得出：
[0086]
[0087] 电流Id被读出后，就可以分析出变量I的大小，从而得到像素电路的光照强度的信息。
[0088] 本实施例提供的像素电路的驱动方法中，补偿单元能够对放大单元的阈值电压Vth进行补偿，以避免给输出的电压信号中带入阈值电压Vth不一致的信息，从而可以显著提高图像质量。
[0089] 实施例七
[0090] 本实施例中，所述像素电路包括实施例三或实施例四提供的像素电路。所述晶体管全部为N型晶体管，所述第一电压端为高电平VDD，所述第二电压端为低电平VSS。所述驱动方法包括：
[0091] 步骤2001、所述复位端输入高电平，所述第一控制端输入低电平，所述第二控制端输入低电平，所述第三控制端输入低电平。
[0092] 图6为其工作时序图。参见图3和图6，在复位阶段，所述复位端RST输入高电平，所述第一控制端S1输入低电平，所述第二控制端S2输入低电平，所述第三控制端RD输入低电平。此时，第一薄膜晶体管T1导通，第二薄膜晶体管T2、第三薄膜晶体管T3以及第四薄膜晶体管T4断开，第一节点n1被复位至高电压VDD，因此第一节点的电压Vn1＝VDD，上述电压可保持在第一电容Cst上。
[0093] 步骤2002、所述复位端输入低电平，所述第一控制端输入高电平，所述第二控制端输入高电平，所述第三控制端输入低电平。
[0094] 在补偿阶段，所述复位端RST输入低电平，所述第一控制端S1输入高电平，所述第二控制端S2输入高电平，所述第三控制端RD输入低电平。此时，第二薄膜晶体管T2和第三薄膜晶体管T3导通，第一薄膜晶体管T1和第四薄膜晶体管T4断开。放大晶体管Ta被接成二极管连接状态，此时第一节点n1的电压Vn1＝Vn3＝VSS+Vth，其中Vn3为第三节点n3的电压，Vth为放大晶体管Ta的阈值电压。
[0095] 步骤2003、所述复位端输入低电平，所述第一控制端输入高电平，所述第二控制端输入低电平，所述第三控制端输入低电平。
[0096] 在充电阶段，所述复位端RST输入低电平，所述第一控制端S1输入高电平，所述第二控制端S2输入低电平，所述第三控制端RD输入低电平。此时，第三薄膜晶体管T3导通，第一薄膜晶体管T1、第二薄膜晶体管T2以及第四薄膜晶体管T4断开。此时第一节点n1的电流通路只剩下光电二极管PD，所述第一节点n1的电流大小与像素电路的光照强度有关。假设此时第一节点n1的电流平均值为I，那么经过时间t后，第一节点n1的电压被升高[0097] 即
[0098] 步骤2004、所述复位端输入低电平，所述第一控制端输入高电平，所述第二控制端输入低电平，所述第三控制端输入高电平。
[0099] 在读出阶段，所述复位端RST输入低电平，所述第一控制端S1输入高电平，所述第二控制端S2输入低电平，所述第三控制端RD输入高电平。此时，第三薄膜晶体管T3和第四薄膜晶体管T4导通，第一薄膜晶体管T1和第二薄膜晶体管T2断开。此时放大晶体管Ta处于饱和区，所述放大晶体管Ta的电流为
[0100]
[0101] 其中，μn为载流子迁移率，Cox为单元面积的栅绝缘层电容值，W/L为放大晶体管Ta的宽长比。
[0102] 将 代入上述公式可以得出：
[0103]
[0104] 电流Id被读出后，就可以分析出变量I的大小，从而得到像素电路的光照强度的信息。
[0105] 本实施例提供的像素电路的驱动方法中，补偿单元能够对放大单元的阈值电压Vth进行补偿，以避免给输出的电压信号中带入阈值电压Vth不一致的信息，从而可以显著提高图像质量。
[0106] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
